Neues Foto zeigt Planetenentstehung und lüftet ein Geheimnis

Die Europäische Südsternwarte (ESO) hat die Tage ein neues Bild veröffentlicht, das Aufschluss darüber gibt, wie sich massereiche Planeten von der Größe des Jupiter bilden könnten. Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO und dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben Forschende große Staubklumpen in der Nähe eines jungen Sterns entdeckt, die kollabieren und Riesenplaneten entstehen lassen könnten.

Astronominnen und Astronomen vermuten, dass Riesenplaneten entweder durch sogenannte "Kernakkretion" entstehen – also wenn Staubkörner zusammentreffen. Oder es gibt eine "gravitative Instabilität", bei der sich große Fragmente des Materials um einen Stern zusammenziehen und in sich zusammenfallen. Während Forscher bereits Beweise für das erste dieser beiden Szenarien gefunden haben, gab es für das zweite nur wenige Belege, schreibt die ESO.

Nun scheint genau diese Entdeckung gelungen zu sein. In der Mitte des nachfolgend gezeigten Bilde ist der junge Stern V960 Mon zu sehen, der sich in über 5000 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Monoceros befindet. Der Stern ist von staubigem Material umgeben, das das Potenzial zur Bildung von Planeten hat.

Beobachtungen mit dem Instrument SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch) am VLT der ESO, die in diesem Bild gelb dargestellt sind, zeigen staubiges Material, das den jungen Stern umkreist. Es sammelt sich in einer Reihe von verschlungenen Spiralarmen, die sich über Entfernungen erstrecken, die größer sind als das gesamte Sonnensystem.

Die blauen Regionen zeigen Daten, die mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gewonnen wurden, an dem die ESO beteiligt ist. Die ALMA-Daten geben einen tieferen Einblick in die Struktur der Spiralarme und offenbaren große Staubklumpen, die sich durch einen als „Gravitationsinstabilität" bekannten Prozess zusammenziehen und kollabieren könnten, um Riesenplaneten von etwa der Größe des Jupiters zu bilden.

Quelle: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Weber et al.

"Diese Entdeckung ist wirklich spannend, denn es ist der erste Nachweis von Materialklumpen um einen jungen Stern, die das Potenzial haben, Riesenplaneten zu beherbergen", sagt Alice Zurlo, eine an den Beobachtungen beteiligte Forscherin an der Universidad Diego Portales in Chile.

Die Arbeit basiert auf einem faszinierenden Bild, das mit dem Instrument Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) am VLT der ESO aufgenommen wurde und faszinierende Details des Materials um den Stern V960 Mon zeigt. Dieser junge Stern im Sternbild Einhorn befindet sich in über 5000 Lichtjahren Entfernung und zog die Aufmerksamkeit der Astronomen auf sich, als er im Jahr 2014 plötzlich seine Helligkeit um mehr als das Zwanzigfache erhöhte.

SPHERE-Beobachtungen kurz nach dem Beginn dieses Helligkeitsausbruchs zeigten, dass sich das Material, das V960 Mon umkreist. Es sammelt sich in einer Reihe von verschlungenen Spiralarmen, die sich über Entfernungen erstrecken, die größer sind als das gesamte Sonnensystem.

Diese Erkenntnis motivierte Astronominnen und Astronomen, Archivbeobachtungen desselben Systems auszuwerten, die mit ALMA gemacht wurden, an dem die ESO als Partner beteiligt ist. Die VLT-Beobachtungen untersuchen die Oberfläche des staubigen Materials um den Stern, während ALMA tiefer in seine Struktur blicken kann. "Mit ALMA wurde deutlich, dass die Spiralarme auseinanderbrechen, was zur Bildung von Klumpen mit planetenähnlichen Massen führt", sagt Zurlo.

"Niemand hat jemals eine echte Beobachtung der Gravitationsinstabilität auf planetarer Ebene gesehen – bis jetzt", sagt Philipp Weber, ein Forscher an der Universität von Santiago, Chile, der die heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Studie leitete.

"Unsere Gruppe sucht seit über zehn Jahren nach Anzeichen für die Entstehung von Planeten, und wir könnten nicht begeisterter über diese unglaubliche Entdeckung sein", sagt Sebastián Pérez von der Universität Santiago de Chile.

Die Instrumente der ESO werden den Astronomen dabei helfen, weitere Details dieses fesselnden Planetensystems zu enthüllen, wobei das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO eine Schlüsselrolle spielen wird. Das ELT, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird, wird das System detaillierter als je zuvor beobachten und entscheidende Informationen darüber sammeln können. "Das ELT schafft die Voraussetzungen für die Erforschung der chemischen Vielfalt, die diese Klumpen umgibt, und hilft uns, mehr über die Zusammensetzung des Materials herauszufinden, aus dem sich potenzielle Planeten bilden", schließt Weber. Weitere Bilder und Details finden sich in dieser Mitteilung der ESO.