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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.
Ein Planetenkandidat um den Stern HD 135344B. Foto: ESO
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 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.
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