Bildnachweis: NASA/JPL
Im Juni gaben Forscher der University of Rochester bekannt, dass sie einen potenziellen Planeten um einen anderen Stern herum lokalisiert hatten, der so jung war, dass er sich den Erklärungen der Theoretiker widersetzte. Jetzt bestätigt ein neues Team von Rochester-Spezialisten für die Planetenbildung die ursprünglichen Schlussfolgerungen und sagt, sie hätten bestätigt, dass das Loch in der Staubscheibe des Sterns sehr gut von einem neuen Planeten gebildet worden sein könnte. Die Ergebnisse haben Auswirkungen darauf, Einblicke in die Entstehung unseres eigenen Sonnensystems zu gewinnen und andere möglicherweise bewohnbare Planetensysteme in unserer Galaxie zu finden.
„Die Daten deuten darauf hin, dass es da draußen einen jungen Planeten gibt, aber bisher ergab keine unserer Theorien mit den Daten für einen so jungen Planeten einen Sinn“, sagt Adam Frank, Professor für Physik und Astronomie an der University of Rochester. „Einerseits ist es frustrierend; Aber andererseits ist es sehr cool, weil Mutter Natur uns gerade den Planeten gegeben hat und wir herausfinden müssen, wie er geschaffen worden sein muss.“
Faszinierenderweise zeigten Frank, Alice Quillen, Eric Blackman und Peggy Varniere anhand der Daten des ursprünglichen Teams, dass der Planet wahrscheinlich kleiner war als die meisten bisher entdeckten extrasolaren Planeten – etwa so groß wie Neptun. Die Daten legten auch nahe, dass dieser Planet ungefähr die gleiche Entfernung von seinem Mutterstern hat wie unser eigener Neptun von der Sonne. Die meisten bisher entdeckten extrasolaren Planeten sind viel größer und kreisen sehr nahe um ihren Mutterstern.
Das ursprüngliche Rochester-Team unter der Leitung von Dan Watson, Professor für Physik und Astronomie, nutzte das neue Spitzer-Weltraumteleskop der NASA, um eine Lücke im Staub um einen jungen Stern zu entdecken. Die kritischen Infrarot-„Augen“ des Infrarot-Teleskops wurden zum Teil von den Physik- und Astronomie-Professoren Judith Pipher, William Forrest und Watson entworfen, einem Team, das weltweit führend bei der Öffnung des Infrarotfensters zum Universum war. Forrest und Pipher waren die ersten US-Astronomen, die ein Infrarot-Array in Richtung Himmel richteten: 1983 montierten sie einen Prototyp eines Infrarotdetektors am Universitätsteleskop im kleinen Observatorium auf dem Dach des Wilmot-Gebäudes auf dem Campus. Teleskopaufnahmen des Mondes im Infraroten, einem Wellenlängenbereich des Lichts, der für das bloße Auge sowie für die meisten Teleskope unsichtbar ist.
Die entdeckte Lücke signalisierte stark die Anwesenheit eines Planeten. Der Staub in der Scheibe ist im Zentrum in der Nähe des Sterns heißer und strahlt daher den größten Teil seines Lichts mit kürzeren Wellenlängen ab als die kühleren äußeren Bereiche der Scheibe. Das Forschungsteam stellte fest, dass es bei allen kurzen Infrarotwellenlängen einen abrupten Mangel an Licht gab, was stark darauf hindeutet, dass der zentrale Teil der Scheibe fehlt. Wissenschaftler kennen nur ein Phänomen, das während der kurzen Lebensdauer des Sterns ein so ausgeprägtes „Loch“ in die Scheibe tunneln kann – einen Planeten, der mindestens 100.000 Jahre alt ist.
Diese Möglichkeit eines Planeten in der Größenordnung von nur 100.000 bis einer halben Million Jahren wurde von vielen Astronomen mit Skepsis aufgenommen, da keines der führenden Planetenentstehungsmodelle einen Planeten dieses Alters zuzulassen schien. Zwei Modelle repräsentieren die führenden Theorien der Planetenentstehung: Kernakkretion und Gravitationsinstabilität. Die Kernakkretion deutet darauf hin, dass der Staub, aus dem der Stern und das System entstehen, beginnt, sich zu Körnchen zu verklumpen, und diese Körnchen verklumpen zu Gesteinen, Asteroiden und Planetoiden, bis ganze Planeten gebildet werden. Aber die Theorie besagt, dass es ungefähr 10 Millionen Jahre dauern sollte, bis sich ein Planet auf diese Weise entwickelt hat – viel zu lange, um den von Watson gefundenen, eine halbe Million Jahre alten Planeten zu erklären.
Umgekehrt legt die andere führende Theorie der Planetenentstehung, die Gravitationsinstabilität, nahe, dass sich ganze Planeten im Wesentlichen auf einen Schlag bilden könnten, wenn die ursprüngliche Gaswolke durch ihre eigene Schwerkraft zusammengezogen wird und zu einem Planeten wird. Aber während dieses Modell nahelegt, dass die Planetenbildung viel schneller erfolgen könnte – in der Größenordnung von Jahrhunderten – scheint die Dichte der Staubscheibe, die den Stern umgibt, auch zu gering zu sein, um dieses Modell zu unterstützen.
„Auch wenn es in keines der beiden Modelle passt, haben wir die Zahlen geknackt und gezeigt, dass das Loch in dieser Staubscheibe tatsächlich von einem Planeten gebildet worden sein könnte“, sagt Frank. „Jetzt müssen wir uns unsere Modelle ansehen und herausfinden, wie dieser Planet dorthin gelangt ist. Wir hoffen, dass wir am Ende ein neues Modell und ein neues Verständnis davon haben, wie Planeten entstehen.“
Diese Forschung wurde von der National Science Foundation finanziert.
Originalquelle: Pressemitteilung der University of Rochester