VLT
Planet bei der Entstehung beobachtet?
von Stefan Deiters
astronews.com
24. Februar 2011

Astronomen könnte es gelungen sein, mithilfe von zwei Instrumenten am Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO die Anfangsphase der Entstehung eines Planetensystems zu beobachten. In einer Scheibe aus Gas und Staub, die um einen sich gerade bildenden Stern kreist, entdeckten sie eine Lücke sowie ein Objekt, das für diese Lücke verantwortlich sein könnte.

So könnte das System T Cha in rund 350 Lichtjahre Entfernung aussehen. Ob es sich bei dem in der Lücke der Staubscheibe entdeckten Objekt um einen Planeten oder einen Braunen Zwerg handelt, wissen die Astronomen bislang nicht. Bild: ESO / L. Calçada

Planeten entstehen nach der allgemein akzeptierten Theorie in einer Scheibe aus Gas und Staub um einen jungen, gerade geborenen Stern. In der Scheibe befindet sich das Material, das von der Geburt der neuen Sonne übrig geblieben ist. Der Übergang von einer Staubscheibe zu einem Planetensystem läuft sehr schnell ab, so dass man viel Glück haben muss, um ein System gerade in dieser Phase zu erwischen.

Doch genau dies ist offenbar Astronomen rund um den Stern T Chamaeleontis (T Cha) gelungen, der in etwa 350 Lichtjahre Entfernung im Sternbild Chamäleon liegt. Es handelt sich um einen sonnenähnlichen Stern, der allerdings ganz am Anfang seiner Entwicklung steht. Er ist rund sieben Millionen Jahre alt und Astronomen klassifizieren ihn als T Tauri-Stern. Diese extrem jungen Sterne kontrahieren noch immer und haben die sogenannte Hauptreihe, auf der ein Stern dann für lange Zeit vergleichsweise ruhig Wasserstoff zu Helium fusioniert, noch nicht erreicht.

"Frühere Untersuchungen hatten bereits darauf hingedeutet, dass T Cha ein ausgezeichnetes Ziel ist, um mehr über die Entstehung von Planetensystemen zu erfahren", erläutert Johan Olofsson vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg. Olofsson ist einer der Erstautoren von zwei Fachartikeln über die Studie, die in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics erscheinen. "Doch dieser Stern ist relativ weit weg, so dass wir die ganze Leistung des Very Large Telescope Interferometers (VLTI) benötigt haben, um die feinen Details aufzulösen und herauszufinden, was in der Staubscheibe gerade passiert."

Die Astronomen untersuchten T Cha mit Hilfe des Instruments AMBER (Astronomical Multi-Beam Combiner) und dem VLT Interferometer. Damit lässt sich das Licht von allen vier 8,2 Meter-Teleskopen kombinieren, so dass ein großes "virtuelles Teleskop" mit einem Durchmesser von 130 Metern entsteht. Sie entdeckten dabei einen schmalen, staubigen Ring, der nur 20 Millionen Kilometer vom Stern entfernt ist. An diese innere Scheibe schließt sich dann eine Region an, in der kein Staub zu finden war. Weiter außen setzt sich dann die Scheibe bis in eine Entfernung von 1,1 Milliarden Kilometern vom Stern fort.

"Diese Lücke in der Staubscheibe um T Cha war uns äußerst verdächtig und wir fragten uns: Könnte es sein, dass wir hier sehen, wie ein Begleiter quasi eine Lücke in die protoplanetare Scheibe schaufelt?", beschreibt Nuria Huélamo vom Centre de Astrobiología des ESAC in Madrid und Erstautorin des zweiten Artikels die Überlegungen der Gruppe. Doch wie sollte man einen lichtschwachen Begleiter um einen hellen Stern finden? Die Astronomen versuchten es mit dem Instrument NACO, das dank einer adaptiven Optik, die die Luftunruhe der Atmosphäre aus den Beobachtungen herausfiltert, besonders detaillierte Aufnahmen erlaubt.

Außerdem nutzten sie NACO auf eine neue, innovative Art, die als Sparse Aperture Masking (SAM) bezeichnet wird. Es ist ein interferometrisches Verfahren, bei dem nicht das Licht mehrere Teleskope (wie beim VLTI) kombiniert wird, sondern das Licht unterschiedlicher Bereiche des Hauptspiegels eines einzelnen Teleskops. Die Methode eignet sich besonders, um lichtschwache Objekte in unmittelbarer Nähe von helleren Objekten zu finden.

Auf diese Weise gelang es den Astronomen tatsächlich in der Lücke der Staubscheibe ein Objekt nachzuweisen, das in einer Entfernung von rund einer Milliarde Kilometern um T Cha kreist. Es ist damit etwas weiter von seinem Zentralstern entfernt als der Jupiter von unserer Sonne und befindet sich in der Nähe des äußeren Rands der Lücke.

Zum ersten Mal ist es damit gelungen ein solches Objekt, das deutlich kleiner als sein Stern ist, in einer solchen Staubscheibe um einen jungen Stern aufzuspüren. Bei dem Objekt könnte es sich entweder um einen Braunen Zwerg handeln, der noch von Staub umgeben ist, oder aber um einen Planeten. Braune Zwerge sind stellare Objekte, die größer sind als Riesenplaneten aber nicht über ausreichend Masse verfügen um in ihrem Inneren Wasserstoff zu Helium zu fusionieren.

"Das ist eine bemerkenswerte Untersuchung, die durch die Kombination von zwei unterschiedlichen erstklassigen Instrumenten am Paranal Observatory möglich wurde", fasst Huélamo zusammen. "Mit weiteren Beobachtungen werden wir noch mehr über diesen Begleiter und die Staubscheibe herausfinden."