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Wie ein Riesenplanet entsteht
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der ETH Zürich
astronews.com
2. Juli 2015
Vor rund zwei Jahren glaubten Astronomen mithilfe des
Very Large Telescope der europäischen Südsternwarte ESO einen sich
bildenden Gasplaneten in der Staubscheibe um eine junge Sonne direkt beobachtet
zu haben. Durch zusätzliche Beobachtungen erhärtete sich nun dieser Verdacht: Um
den Stern HD 100546 bildet sich wohl tatsächlich gerade ein Gasriese.
Die Entstehung des riesigen Gasplaneten in
der Umgebung des Sterns HD 100546 ist mit großer
Wahrscheinlichkeit noch nicht abgeschlossen.
Astronomen können daher seine Entstehung
beobachten (künstlerische Darstellung).
Bild: ESO / L. Calçada [Großansicht] |
Eine ganze Nacht lang war eine hochauflösende Infrarotkamera des Very Large
Telescope (VLT) der europäischen Südsternwarte ESO in Chile auf ein
einziges Objekt gerichtet, obwohl die Beobachtungszeit am VLT sehr kostbar ist.
Doch die Astronomen wollten endlich Klarheit haben und erreichten ihr Ziel:
Mithilfe der Daten, die das Instrument namens NACO sammelte, konnte ein
internationales Team unter Leitung von Sascha Quanz von der ETH Zürich seine
früher aufgestellte Hypothese bestätigen: Ein junger, gasförmiger Planet - der
unserem Jupiter wahrscheinlich nicht unähnlich sein dürfte - umkreist den Stern
mit der Bezeichnung HD 100546.
In astronomischen Maßstäben gilt HD 100546 mit einem Alter von fünf bis zehn
Millionen Jahren als jung und zählt mit einer Entfernung von nur 335 Lichtjahren
zu unserer kosmischen Nachbarschaft. Wie viele junge Sterne ist er von einer
großen Gas- und Staubscheibe umgeben. In deren äußeren Region befindet sich der
junge Planet, etwa 50 Mal weiter entfernt von seinem Mutterstern, als die Erde
von der Sonne.
Bereits 2013 hatte das Team ihre These über die Existenz dieses jungen Planeten
veröffentlicht (astronews.com berichtete). Damals
diskutierten die Forscher aber noch eine andere Erklärung für die gesammelten
Daten: Beim beobachteten Objekt könnte es sich auch um einen zwar bedeutend
größeren, jedoch älteren Riesenplaneten handeln, der weiter innen in der
zirkumstellaren Scheibe gebildet und dann hinausgeschleudert wurde. "Ganz
ausschließen können wir dieses Szenario noch immer nicht", gibt Quanz zu. "Aber
es ist sehr viel unwahrscheinlicher als unsere Erklärung, dass es sich dabei um
einen entstehenden Planeten handelt."
Wäre das Objekt nämlich früher weiter innen entstanden, hätte es genau in der
Ebene der Gas- und Staubscheibe herausgeschleudert werden müssen und zwar zum
richtigen Zeitpunkt, so dass es die Forscher jetzt beobachten können. "Das wäre
ein sehr großer Zufall", so Quanz. Deshalb bevorzuge man die naheliegende
Interpretation, die in diesem Fall schon exotisch genug sei. Aufgrund der neuen
Beobachtungen sind die Forscher zudem sicher, dass das gemessene Signal nicht
von einer Hintergrundquelle stammen kann.
"Am besten erklären lassen sich die beobachteten Eigenschaften tatsächlich mit
einem neu entstehenden Planeten, eingebettet in die Scheibe um seinen
Mutterstern", so das Fazit des Teams. Der Planet - HD 100546 b genannt - ist das
erste derartige Objekt, das bisher entdeckt wurde. "Es liefert uns einzigartige
Beobachtungsdaten zum Entstehungsprozess eines riesigen Gasplaneten", erklärt
Quanz.
Wie, wo und wann in den Scheiben um junge Sterne Riesenplaneten geformt werden,
untersuchte man bisher vor allem theoretisch oder mithilfe von
Computersimulationen. "Jetzt haben wir ein 'Labor', aus dem wir empirische
Informationen beziehen können", freut sich der Wissenschaftler.
Andere Astronomen hätten zwar inzwischen zwei weitere junge Systeme gefunden,
von denen man annimmt, dass sie junge Riesenplaneten beherbergen, doch diese
Objekte scheinen in einem etwas späteren Entwicklungsstadium zu sein: Auf ihren
Umlaufbahnen haben sie bereits große Lücken in den Scheiben, in die sie
eingebettet sind, hinterlassen. Solche Leerstellen fehlen in der Umgebung von HD
100546 b.
"Unser Objekt befindet sich noch immer im Entstehungsprozess und scheint immer
noch von sehr viel Staub und Gas umgeben zu sein", so Quanz. Neben der
zirkumstellaren Scheibe um den Stern, könnte es also eine kleinere,
zirkumplanetare Scheibe geben, die den neu entstehenden Planeten umgibt.
Aufgrund der Beobachtungen in drei verschiedenen Wellenlängenbereichen konnten
die Forscher eine erste Schätzung der Temperatur und Größe des Objekts ableiten.
Danach scheint es in einem Gebiet, dessen Durchmesser sieben Jupiterdurchmessern
entspricht, im Mittel über 600 Grad Celsius heiß zu sein. Dass die
Wärmestrahlung aus einem so großen Bereich stammt, spricht dafür, dass es sich
bei der Quelle um eine Kombination von einem jungen Planeten und einer
zirkumplanetaren Scheibe handelt.
Künftige Beobachtungen mit dem Radioteleskop ALMA in der chilenischen Atacama-Wüste
sollen bestätigen, dass der entstehende Planet tatsächlich selbst von einer
Scheibe umgeben wird, und Hinweise auf deren Masse und Ausmaß liefern. Und
vielleicht, so die Hoffnung des Teams, wird HD 100546 für noch mehr Erkenntnisse
sorgen: Aufgrund früherer Beobachtungen des Sterns vermuten die Astronomen, dass
ein zweiter Planet um ihn kreisen könnte. Er wäre dem Stern ungefähr fünfmal
näher als der jetzt nachgewiesene junge Planet.
Möglicherweise können die Astronomen also sogar die Entstehung von mehreren
Planeten im gleichen System beobachten. Allerdings muss die Existenz des
zweiten, inneren Planeten noch bestätigt werden. Überraschend wäre sie hingegen
nicht: Viele der bisher fast 2.000 entdeckten Exoplaneten gehören zu einem
System mit mehreren Planeten - wie auch unser Sonnensystem.
Über die Ergebnisse ihrer Beobachtungen berichten die Wissenschaftler jetzt in
der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal.
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