Jahrzehntelang war die am weitesten verbreitete Ansicht über die Entstehung unseres Sonnensystems die Nebelhypothese . Nach dieser Theorie haben sich die Sonne, die Planeten und alle anderen Objekte im Sonnensystem vor Milliarden von Jahren aus nebulösem Material gebildet. Dieser Staub erfuhr im Zentrum einen Gravitationskollaps und bildete unsere Sonne, während der Rest des Materials einen zirkumstellaren Trümmerring bildete, der zu den Planeten verschmolz.
Dank der Entwicklung moderner Teleskope konnten Astronomen andere Sternensysteme untersuchen, um diese Hypothese zu überprüfen. Leider konnten Astronomen in den meisten Fällen nur Trümmerringe um Sterne mit Hinweisen auf Planeten in Bildung beobachten. Erst vor kurzem konnte ein Team europäischer Astronomen ein Bild von ein neugeborener Planet , was beweist, dass Trümmerringe tatsächlich der Geburtsort von Planeten sind.
Die Forschung des Teams erschien in zwei Veröffentlichungen, die kürzlich in . veröffentlicht wurdenAstronomie & Astrophysik,mit dem Titel „ Entdeckung eines planetarischen Massenbegleiters innerhalb der Lücke der Übergangsscheibe um PDS 70 ' und ' Orbitale und atmosphärische Charakterisierung des Planeten innerhalb der Lücke der PDS 70-Übergangsscheibe. ” Das Team hinter beiden Studien bestand aus Mitgliedern der Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) sowie mehrere Observatorien und Universitäten.
Nahinfrarotbild der PDS70-Disk, aufgenommen mit dem SPHERE-Instrument. Bildnachweis: ESO/A. Müller, MPIA
Für ihre Studien wählten die Teams PDS 70b aus, einen Planeten, der in einer Entfernung von 22 Astronomischen Einheiten (AE) von seinem Wirtsstern entdeckt wurde und von dem angenommen wurde, dass es sich um einen neu gebildeten Körper handelt. In der ersten Studie – die von Miriam Keppler vom Max-Planck-Institut für Astronomie geleitet wurde – zeigte das Team, wie es die protoplanetare Scheibe um den Stern PDS 70 untersucht hat.
PDS 70 ist ein T-Tauri-Stern mit geringer Masse im Sternbild Centaurus, etwa 370 Lichtjahre von der Erde entfernt. Diese Studie wurde unter Verwendung von Archivbildern im Nahinfrarotband durchgeführt, die vom Spektropolarimetrisches Hochkontrast-Exoplanet-REsearch-Instrument (SPHERE) Instrument auf dem Jene Sehr großes Teleskop (VLT) und die Nahinfrarot-Koronagraphie-Imager auf der Zwillings-Südteleskop .
Mit diesen Instrumenten gelang dem Team die erste robuste Entdeckung eines jungen Planeten (PDS 70b), der innerhalb einer Lücke in der protoplanetaren Scheibe seines Sterns umkreist und sich etwa drei Milliarden Kilometer (1,86 Milliarden Meilen) von seinem Zentralstern entfernt befindet – ungefähr die gleiche Entfernung zwischen Uranus und die Sonne. In der zweiten Studie unter der Leitung von Andre Muller (ebenfalls vom MPIA) beschreibt das Team, wie es mit dem SPHERE-Instrument die Helligkeit des Planeten bei verschiedenen Wellenlängen gemessen hat.
Daraus konnten sie feststellen, dass es sich bei PDS 70b um einen Gasriesen mit etwa neun Jupitermassen und einer Oberflächentemperatur von etwa 1000 °C (1832 °F) handelt, was ihn zu einem besonders „heißen Super-Jupiter“ macht. Der Planet muss jünger sein als sein Wirtsstern und wächst wahrscheinlich noch. Die Daten zeigten auch, dass der Planet von Wolken umgeben ist, die die Strahlung des Planetenkerns und seiner Atmosphäre verändern.
Dank der verwendeten fortschrittlichen Instrumente konnte das Team auch ein Bild des Planeten und seines Systems gewinnen. Wie Sie aus dem Bild (oben gepostet) und dem Video unten sehen können, ist der Planet rechts von der geschwärzten Bildmitte als heller Punkt zu sehen. Diese dunkle Region ist auf einen Korongraphen zurückzuführen, der das Licht des Sterns blockiert, damit das Team den viel schwächeren Begleiter erkennen kann.
Wie Miriam Keppler, Postdoktorandin am MPIA, kürzlich in einer Pressemitteilung der ESO erklärte:
„Diese Scheiben um junge Sterne sind die Geburtsstätten von Planeten, aber bisher haben nur eine Handvoll Beobachtungen Hinweise auf Babyplaneten darin gefunden. Das Problem ist, dass die meisten dieser Planetenkandidaten bisher nur Features auf der Scheibe gewesen sein könnten.“
Neben der Entdeckung des jungen Planeten stellten die Forscherteams auch fest, dass er die protoplanetare Scheibe geformt hat, die den Stern umkreist. Im Wesentlichen hat die Umlaufbahn des Planeten ein riesiges Loch in der Mitte der Scheibe verfolgt, nachdem Material daraus angesammelt wurde. Das bedeutet, dass sich PDS 70 b immer noch in der Nähe seines Geburtsortes befindet, wahrscheinlich noch Material ansammelt und weiter wachsen und sich verändern wird.
Seit Jahrzehnten sind sich Astronomen dieser Lücken in der protoplanetaren Scheibe bewusst und spekulierten, dass sie von einem Planeten produziert wurden. Jetzt haben sie endlich die Beweise, die diese Theorie stützen. Wie André Müller erklärte:
'Kepplers Ergebnisse geben uns ein neues Fenster zu den komplexen und wenig verstandenen frühen Stadien der planetaren Evolution.Wir mussten einen Planeten in der Scheibe eines jungen Sterns beobachten, um die Prozesse hinter der Planetenentstehung wirklich zu verstehen.'
Diese Studien werden für Astronomen ein Segen sein, insbesondere wenn es um theoretische Modelle zur Planetenentstehung und -entwicklung geht. Durch die Bestimmung der atmosphärischen und physikalischen Eigenschaften des Planeten konnten die Astronomen wichtige Aspekte der Nebelhypothese testen. Die Entdeckung dieses jungen, staubumhüllten Planeten wäre ohne die Fähigkeiten des SPHERE-Instruments der ESO nicht möglich gewesen.
Dieses Instrument untersucht Exoplaneten und Scheiben um nahe Sterne mit einer Technik, die als kontrastreiche Bildgebung bekannt ist, verlässt sich aber auch auf fortschrittliche Strategien und Datenverarbeitungstechniken. SPHERE blockiert nicht nur das Licht eines Sterns mit einem Koronagraphen, sondern ist auch in der Lage, die Signale schwacher planetarischer Begleiter um helle junge Sterne bei mehreren Wellenlängen und Epochen herauszufiltern.
Wie Prof. Thomas Henning – der Direktor am MPIA, der deutsche Mitforscher des SPHERE-Instruments und leitender Autor der beiden Studien – in einem kürzlich erschienenen MPIA Pressemitteilung :
„Nach zehn Jahren Entwicklung neuer leistungsstarker astronomischer Instrumente wie SPHERE zeigt uns diese Entdeckung, dass wir endlich Planeten zum Zeitpunkt ihrer Entstehung finden und untersuchen können. Damit erfüllt sich ein lang gehegter Traum.“
Künftige Beobachtungen dieses Systems werden es Astronomen auch ermöglichen, andere Aspekte von Planetenentstehungsmodellen zu testen und etwas über die Frühgeschichte von Planetensystemen zu erfahren. Diese Daten werden auch einen großen Beitrag dazu leisten, zu bestimmen, wie sich unser eigenes Sonnensystem in seiner frühen Geschichte gebildet und entwickelt hat.
Weiterlesen: DAS , MPIA , Astronomie & Astrophysik , Astronomie & Astrophysik (2)
