Ein Blick in ein mögliches frühes Sonnensystem

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Astronomen haben beobachtet, wie sich zwei Planeten in der Scheibe um einen jungen Stern namens WISPIT 2 im Sternbild Adler bilden. Nachdem das Team zuvor bereits einen Planeten entdeckt hatte, nutzte es nun Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO), um die Existenz eines weiteren Planeten zu bestätigen. Diese Beobachtungen sowie die einzigartige Struktur der Scheibe um den Stern deuten darauf hin, dass das WISPIT-2-System einem jungen Sonnensystem ähneln könnte.

„WISPIT 2 bietet uns den bislang besten Einblick in unsere eigene Vergangenheit“, erklärt Chloe Lawlor, Doktorandin an der University of Galway, Irland, und Hauptautorin der heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichten Studie.

Das System ist nach PDS 70 erst das zweite bekannte Beispiel, bei dem zwei Planeten direkt während ihrer Entstehungsphase um ihren Zentralstern beobachtet werden konnten. Im Gegensatz zu PDS 70 verfügt WISPIT 2 jedoch über eine sehr ausgedehnte protoplanetare Scheibe mit markanten Lücken und Ringen. „Diese Strukturen deuten darauf hin, dass dort derzeit weitere Planeten entstehen, die wir künftig nachweisen werden“, so Lawlor.

„WISPIT 2 dient uns als entscheidendes Labor, um nicht nur die Entstehung eines einzelnen Objekts, sondern eines gesamten Planetensystems zu untersuchen“, sagt Christian Ginski, Mitautor der Studie und Forscher an der University of Galway. Mit solchen Beobachtungen wollen Astronomen besser verstehen, wie sich junge Systeme zu reifen Formationen wie unserem eigenen Sonnensystem entwickeln.

Der erste in diesem System nachgewiesene Planet – WISPIT 2b – wurde bereits im vergangenen Jahr entdeckt. Er besitzt fast die fünffache Jupitermasse und umkreist den Stern in etwa der 60-fachen Entfernung zwischen Erde und Sonne. „Dieser Nachweis einer Welt im Stadium der Entstehung hat das enorme Potenzial unserer aktuellen Instrumentierung aufgezeigt“, sagt Richelle van Capelleveen, Doktorandin am Observatorium Leiden in den Niederlanden und Leiterin der vorangegangenen Studie.

Nachdem ein weiteres Objekt in der Nähe des Sterns identifiziert worden war [1], bestätigten Messungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO und dem VLT-Interferometer (VLTI) ihn als Planeten. Der neue Planet – WISPIT 2c – befindet sich viermal näher am Zentralstern und ist doppelt so massereich wie WISPIT 2b. Bei beiden Objekten handelt es sich um Gasriesen, vergleichbar mit den äußeren Planeten unseres Sonnensystems.

Um die Existenz von WISPIT 2c zu verifizieren, setzte das Team das SPHERE-Instrument am VLT der ESO ein, das ein Bild des Objekts aufnahm. Anschließend nutzte die Gruppe das GRAVITY+-Instrument am VLTI, um die Eigenschaften zu ermitteln, die das Objekt eindeutig als Planeten charakterisieren. „Unsere Studie profitierte entscheidend von der jüngsten Modernisierung auf GRAVITY+. Ohne dieses Upgrade hätten wir den Planeten in so geringem Abstand zu seinem Stern nicht derart präzise erfassen können“, sagt Guillaume Bourdarot, Mitautor der Studie und Forscher am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München.

Beide Planeten in WISPIT 2 befinden sich in deutlichen Lücken innerhalb der Staub- und Gasscheibe, die den jungen Stern umgibt. Diese Freiräume resultieren aus dem Wachstum der Planeten: Partikel in der Scheibe sammeln sich an und verklumpen, wobei ihre Gravitation zunehmend Material anzieht, bis sich ein Planetenembryo formt. Das verbleibende Material bildet um jede Lücke herum charakteristische Staubringe.

Zusätzlich zu den Bereichen, in denen die beiden Planeten gefunden wurden, existiert mindestens eine weitere, kleinere Lücke im äußeren Teil der WISPIT-2-Scheibe. „Wir vermuten, dass ein dritter Planet diese Lücke freiräumt“, sagt Lawlor. „Aufgrund der geringeren Breite und Tiefe der Lücke könnte es sich potenziell um ein Objekt mit Saturnmasse handeln.“ Das Team plant bereits Folgebeobachtungen. Ginski merkt an: „Mit dem künftigen Extremely Large Telescope (ELT) der ESO werden wir in der Lage sein, einen solchen Planeten direkt abzubilden.“

Endnoten

[1] Erste Hinweise auf die Existenz eines zweiten Planeten lieferten Beobachtungen mit dem Instrument MagAO‑X der University of Arizona an den 6,5‑Meter-Magellan-Teleskopen in Chile sowie mit der LMIRcam der University of Virginia am Large Binocular Telescope Interferometer in den USA.

Hintergrundinformationen

Diese Forschungsergebnisse wurden im Rahmen einer Studie vorgestellt, die in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters (https://doi.org/10.3847/2041–8213/ae4b3b) erscheint.