Ein neu entstandener Planet formt Staub in seiner Umgebung

Astro­nom­in­nen und Astro­no­men haben womög­lich einen Pla­ne­ten wäh­rend sei­ner Ent­ste­hung beob­ach­tet, der ein kom­pli­zier­tes Mus­ter in das Gas und den Staub um sei­nen jun­gen Mut­ter­stern zeich­net. Mit dem Very Lar­ge Telescope (VLT) der Euro­päi­schen Süd­stern­war­te (ESO) wur­den eine pro­to­pla­ne­ta­re Schei­be mit mar­kan­ten Spi­ral­ar­men sowie deut­li­che Anzei­chen für einen Pla­ne­ten in ihrem Inne­ren beob­ach­tet. Dies ist das ers­te Mal, dass ein Pla­ne­ten­kan­di­dat inner­halb einer Spi­ral­schei­be ent­deckt wurde.

„Wir wer­den nie­mals die Ent­ste­hung der Erde mit­er­le­ben, aber hier, um einen jun­gen Stern in 440 Licht­jah­ren Ent­fer­nung, kön­nen wir mög­li­cher­wei­se in Echt­zeit die Ent­ste­hung eines Pla­ne­ten beob­ach­ten“, sagt Fran­ces­co Maio, Dok­to­rand an der Uni­ver­si­tät Flo­renz in Ita­li­en und Haupt­au­tor die­ser Stu­die, die heu­te in Astro­no­my & Astro­phy­sics ver­öf­fent­licht wurde.

Der mut­maß­lich ent­ste­hen­de Pla­net wur­de um den Stern HD 135344B in einer ihn umge­ben­den Schei­be aus Gas und Staub, einer soge­nann­ten pro­to­pla­ne­ta­ren Schei­be, ent­deckt. Der her­an­wach­sen­de Pla­net ist schät­zungs­wei­se dop­pelt so groß wie Jupi­ter und von sei­nem Mut­ter­stern so weit ent­fernt wie Nep­tun von der Son­ne. Es wur­de beob­ach­tet, wie er sei­ne Umge­bung inner­halb der pro­to­pla­ne­ta­ren Schei­be formt, wäh­rend er zu einem voll aus­ge­bil­de­ten Pla­ne­ten heranwächst.

Pro­to­pla­ne­ta­re Schei­ben wur­den bereits um ande­re jun­ge Ster­ne beob­ach­tet und wei­sen oft kom­ple­xe Struk­tu­ren wie Rin­ge, Lücken oder Spi­ra­len auf. Astro­nom­in­nen und Astro­no­men gehen seit Lan­gem davon aus, dass die­se Struk­tu­ren von jun­gen Pla­ne­ten ver­ur­sacht wer­den, die auf ihrer Umlauf­bahn um ihren Mut­ter­stern Mate­ri­al auf­wir­beln. Bis­lang war es jedoch nicht gelun­gen, einen die­ser pla­ne­ta­ri­schen Bild­hau­er bei der Arbeit zu beobachten.

Im Fall der Schei­be von HD 135344B waren zuvor von einem ande­ren Astro­no­men­team mit­hil­fe von SPHERE (Spec­t­ro-Pola­ri­me­tric High-con­trast Exo­pla­net REse­arch), einem Instru­ment am VLT der ESO, wir­beln­de Spi­ral­ar­me ent­deckt wor­den. Aller­dings fan­den kei­ne der bis­he­ri­gen Beob­ach­tun­gen die­ses Sys­tems Hin­wei­se auf einen Pla­ne­ten, der sich inner­halb der Schei­be bildet.

Mit den Beob­ach­tun­gen des neu­en Instru­ments Enhan­ced Reso­lu­ti­on Imager and Spec­tro­graph (ERIS) des VLT ver­mu­ten die For­schen­den nun, ihren Haupt­ver­däch­ti­gen gefun­den zu haben. Das Team ent­deck­te den Pla­ne­ten­kan­di­da­ten direkt an der Basis eines der Spi­ral­ar­me der Schei­be. Genau an die­ser Stel­le hat­ten die theo­re­ti­schen Berech­nun­gen den Pla­ne­ten ver­mu­tet, der für die Ent­ste­hung die­ses Mus­ters ver­ant­wort­lich sein könnte.

„Was die­se Ent­de­ckung zu einem mög­li­chen Wen­de­punkt macht, ist, dass wir im Gegen­satz zu vie­len frü­he­ren Beob­ach­tun­gen das Signal des Pro­to­pla­ne­ten, der noch tief in der Schei­be ein­ge­bet­tet ist, direkt nach­wei­sen kön­nen“, sagt Maio, der an der Astro­phy­si­ka­li­schen Stern­war­te Arce­tri, einem Zen­trum des ita­lie­ni­schen Natio­na­len Insti­tuts für Astro­phy­sik (INAF), tätig ist. „Dadurch sind wir viel zuver­sicht­li­cher, dass der Pla­net tat­säch­lich exis­tiert, da wir sein eige­nes Licht beob­ach­ten können.“

Ein Begleiter für einen Stern ist geboren

Ein ande­res Astro­no­men­team hat kürz­lich eben­falls mit dem ERIS-Instru­ment einen ande­ren Stern beob­ach­tet, V960 Mon, der sich noch in einem sehr frü­hen Sta­di­um sei­ner Exis­tenz befin­det. In einer am 18. Juli in The Astro­phy­si­cal Jour­nal Let­ters ver­öf­fent­lich­ten Stu­die berich­tet das Team, dass es ein Begleit­ob­jekt zu die­sem jun­gen Stern gefun­den hat. Die genaue Natur die­ses Objekts bleibt jedoch ein Rätsel.

Die neue Stu­die unter der Lei­tung von Anu­roop Das­gupta, Dok­to­rand bei der ESO und an der Die­go Por­ta­les Uni­ver­si­tät in Chi­le, knüpft an Beob­ach­tun­gen von V960 Mon an, die vor eini­gen Jah­ren durch­ge­führt wur­den. Die­se Beob­ach­tun­gen, die sowohl mit SPHERE als auch mit dem Ata­ca­ma Lar­ge Millimeter/submillimeter Array (ALMA) durch­ge­führt wur­den, zeig­ten, dass das Mate­ri­al, das V960 Mon umkreist, zu einer Rei­he von kom­pli­zier­ten Spi­ral­ar­men geformt ist. Sie offen­ba­ren auch, dass das Mate­ri­al in einem als „gra­vi­ta­ti­ve Insta­bi­li­tät“ bekann­ten Pro­zess frag­men­tiert, bei dem sich gro­ße Klum­pen des Mate­ri­als um einen Stern zusam­men­zie­hen und kol­la­bie­ren, wobei jeder ein­zel­ne das Poten­zi­al hat, einen Pla­ne­ten oder ein grö­ße­res Objekt zu bilden.

„Die­se Arbeit hat insta­bi­les Mate­ri­al auf­ge­zeigt, aber die Fra­ge offen gelas­sen, was als Nächs­tes pas­siert. Mit ERIS haben wir uns auf die Suche nach kom­pak­ten, leuch­ten­den Frag­men­ten gemacht, die auf die Anwe­sen­heit eines Beglei­ters in der Schei­be hin­deu­ten – und wir wur­den fün­dig“, sagt Das­gupta. Das Team fand ein poten­zi­el­les Begleit­ob­jekt ganz in der Nähe eines der mit SPHERE und ALMA beob­ach­te­ten Spi­ral­ar­me. Das Team sagt, dass es sich bei die­sem Objekt ent­we­der um einen Pla­ne­ten in der Ent­ste­hung oder um einen „Brau­nen Zwerg“ han­deln könn­te – ein Objekt, das grö­ßer als ein Pla­net ist, aber nicht genug Mas­se gewon­nen hat, um als Stern zu leuchten.

Wenn sich dies bestä­tigt, könn­te die­ses Begleit­ob­jekt die ers­te ein­deu­ti­ge Ent­de­ckung eines Pla­ne­ten oder Brau­nen Zwergs sein, der durch gra­vi­ta­ti­ve Insta­bi­li­tät entsteht.

Hintergrundinformationen

Die im ers­ten Teil die­ser Pres­se­mit­tei­lung vor­ge­stell­ten For­schungs­er­geb­nis­se wur­den in dem Arti­kel „Unvei­ling a pro­to­pla­net can­di­da­te embedded in the HD 135344B disk with VLT/ERIS” ver­öf­fent­licht, der in Astro­no­my & Astro­phy­sics (doi: 10.1051/0004–6361/202554472) erschei­nen wird. Der zwei­te Teil der Pres­se­mit­tei­lung befasst sich mit der Stu­die „VLT/ERIS obser­va­tions of the V960 Mon sys­tem: a dust-embedded sub­stel­lar object for­med by gra­vi­ta­tio­nal insta­bi­li­ty?”, die in The Astro­phy­si­cal Jour­nal Let­ters (doi: 10.3847/2041–8213/ade996) ver­öf­fent­licht wurde.

Das Team, das die ers­te Stu­die (zu HD 135344B) durch­ge­führt hat, besteht aus F. Maio (Uni­ver­si­tät Flo­renz, Ita­li­en, und INAF-Osser­va­to­rio Astro­fi­si­co Arce­tri, Flo­renz, Ita­li­en [OAA]), D. Fede­le (OAA), V. Roc­ca­ta­glia­ta (Uni­ver­si­tät Bolo­gna, Ita­li­en [UBo­lo­gna] und OAA), S. Fac­chi­ni (Uni­ver­si­tät Mai­land, Ita­li­en [UNIMI]), G. Loda­to (UNIMI), S. Desi­de­ra (INAF-Osser­va­to­rio Astro­no­mico di Pado­va, Ita­li­en [OAP]), A. Garu­fi (INAF – Isti­tu­to di Radio­as­tro­no­mia, Bolo­gna, Ita­li­en [INAP-Bolo­gna] und Max-Planck-Insti­tut für Astro­no­mie, Hei­del­berg, Deutsch­land [MPA]), D. Mesa (OAP), A. Ruz­za (UNIMI), C. Toci (Euro­päi­sche Süd­stern­war­te [ESO], Gar­ching bei Mün­chen, Deutsch­land, und OAA), L. Tes­ti (OAA und UBo­lo­gna), A. Zur­lo (Die­go Por­ta­les Uni­ver­si­ty [UDP], Sant­ia­go, Chi­le, und Mill­en­ni­um Nucleus on Young Exo­pla­nets and their Moons [YEMS], Sant­ia­go, Chi­le) und G. Rosot­ti (UNIMI).

MN

Links

• Fach­ar­ti­kel (Maio et al., zu HD 135344B) 
• Fach­ar­ti­kel (Das­gupta et al., zu V960 Mon) 
• Fotos von ALMA
• Neue ESO-Ana­ly­se bestä­tigt schwe­re Beein­träch­ti­gun­gen durch geplan­ten Indus­trie­kom­plex in der Nähe des Paranal

Link zur Pres­se­mit­tei­lung der ESO