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Eine mondbildende Scheibe um einen extrasolaren Planeten?
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der Universität Zürich
astronews.com
30. September 2025
Mit dem Weltraumteleskop James Webb konnte erstmals
eine Scheibe aus Gas und Staub um einen jungen massereichen extrasolaren
Planeten beobachtet und genauer untersucht werden. Möglicherweise entstehen in dieser Scheibe gerade
Monde, wie sie in unserem Sonnensystem auch um die Gasriesen Jupiter und Saturn
zu finden sind.
Künstlerische Darstellung der Staub- und
Gasscheibe, die den jungen Exoplaneten CT Cha b
umgibt, 625 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Bild: NASA, ESA, CSA, STScI,
G. Cugno (University of Zürich, NCCR PlanetS), S.
Grant (Carnegie Institution for Science), J,
Olmsted (STScI), L. Hustak (STScI) [Großansicht] |
Das Weltraumteleskop James Webb hat die ersten direkten Messungen
der chemischen und physikalischen Eigenschaften einer möglicherweise
mondbildenden Scheibe geliefert, die einen großen Exoplaneten umgibt. Die
kohlenstoffreiche Scheibe, die den 625 Lichtjahre von der Erde entfernten
Planeten CT Cha b umgibt, ist möglicherweise ein Baulager für Monde, obwohl in
den Webb-Daten keine Monde entdeckt wurden.
Der junge Stern, den der Planet umkreist, ist nur zwei Millionen Jahre alt
und sammelt noch immer Material an. Die von Webb entdeckte
zirkumplanetare Scheibe ist jedoch nicht Teil der größeren Materiescheibe um den
Zentralstern: Die beiden Objekte sind 74 Milliarden Kilometer voneinander
entfernt. Die Beobachtung, wie Planeten und Monde entstehen, ist von
grundlegender Bedeutung für das Verständnis, wie sich Planetensysteme in unserer
Galaxie entwickeln. Monde sind wahrscheinlich zahlreicher als Planeten, und
einige könnten günstige Bedingungen für Leben bieten. Aber die Wissenschaft
tritt erst jetzt in eine Ära ein, in der sie deren Entstehung beobachten kann.
Die Daten von Webb sind von unschätzbarem Wert, um Vergleiche mit der
Entstehung unseres Sonnensystems vor über vier Milliarden Jahren anzustellen.
"Wir können Hinweise auf die Scheibe um den Begleiter sehen und zum ersten Mal
deren Chemie untersuchen. Wir sind nicht nur Zeugen der Mondentstehung, sondern
auch der Entstehung dieses Planeten", sagt Sierra Grant von der Carnegie
Institution for Science in Washington. "Wir sehen, welches Material sich
ansammelt, um den Planeten und die Monde zu bilden", ergänzt Gabriele Cugno von
der Universität Zürich (UZH).
Die Infrarotbeobachtungen des Planeten CT Cha b wurden mithilfe des
Spektrografen des Mid-Infrared Instrument von James Webb
durchgeführt. Ein erster Blick in die Archivdaten von Webb zeigte
Hinweise auf Moleküle innerhalb der zirkumplanetaren Scheibe, was zu einer
eingehenderen Untersuchung der Daten führte. Da das Signal des Planeten sehr
schwach ist und in der starken Strahlung des Muttersterns verborgen liegt,
mussten die Forscherinnen und Forscher das Licht des Sterns mithilfe spezieller
Hochkontrastverfahren vom Licht des Planeten trennen.
"Wir sahen Moleküle an der Position des Planeten und wussten daher, dass es
dort etwas gab, das es wert war, weiter zu erforschen, und verbrachten ein Jahr
damit, die Moleküle aus den Daten herauszufiltern", erläutert Grant. Das Team
entdeckte sieben kohlenstoffhaltige Moleküle innerhalb der Scheibe des Planeten,
darunter Acetylen und Benzol. Diese kohlenstoffreiche Zusammensetzung steht in
starkem Kontrast zu der Chemie in der Scheibe um den Mutterstern, wo die
Forschenden Wasser, aber keinen Kohlenstoff fanden. Der Unterschied zwischen den
beiden Scheiben liefert Hinweise auf ihre schnelle chemische Entwicklung
innerhalb von nur zwei Millionen Jahren.
Seit langem wird vermutet, dass die vier großen Monde des Jupiters aus einer
zirkumplanetaren Scheibe entstanden sind, die einst den Planeten umgab. Die vier
sogenannten Galileischen Monde müssen sich vor Milliarden von Jahren aus einer
solchen abgeflachten Scheibe herausgebildet haben, wie ihre auf der gleichen
Ebene liegenden Umlaufbahnen um den Jupiter zeigen. Die beiden äußeren Monde,
Ganymed und Callisto, bestehen zu 50 Prozent aus Wassereis. Aber sie haben
vermutlich einen felsigen Kern – möglicherweise aus Kohlenstoff oder Silizium.
"Wir wollen mehr darüber erfahren, wie in unserem Sonnensystem Monde
entstanden sind. Das heißt, wir müssen uns andere Systeme ansehen, die sich noch
im Aufbau befinden. Wir versuchen zu verstehen, wie das alles funktioniert",
sagt Cugno. "Wie entstehen diese Monde? Was ist ihre Zusammensetzung? Welche
physikalischen Prozesse spielen dabei eine Rolle und in welchen Zeitskalen? Das
Webb-Teleskop ermöglicht es uns, das Drama der Mondentstehung mitzuerleben und
diese Fragen erstmals durch Beobachtungen zu untersuchen".
Im kommenden Jahr wird das Team mit James-Webb-Weltraumteleskop eine
umfassende Untersuchung ähnlicher Objekte durchführen, um die Vielfalt der
physikalischen und chemischen Eigenschaften in den Scheiben um junge Planeten
besser zu verstehen. Die Ergebnisse wurden
jetzt in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.
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