Stern und Riesenplanet: Bewegung in einer Ebene

Erstmalige Beobachtung der Ausrichtung erlaubt Rückschlüsse auf Planetenentstehung

Der Riesenplanet Beta Pictoris b bewegt sich nahezu exakt in der Äquatorebene seines Zentralsterns – also so, wie wir es auch bei den Planeten in unserem Sonnensystem kennen. Das zeigen Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit einem Spezialinstrument am Very Large Telescope VLT der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile. Es ist das erste Mal, dass Astronomen der Nachweis einer solchen Ausrichtung bei einem Exoplaneten gelang, der sich auf einer weiten Umlaufbahn um seinen Stern befindet. Solche Beobachtungen erlauben Rückschlüsse auf die Entstehung von Planetensystemen, betonen die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal“.

Astronomen gehen heute davon aus, dass Sterne und Planeten aus rotierenden Gaswolken entstehen, die sich durch die Schwerkraft langsam zusammenziehen und verdichten. Im Zentrum der Wolke bildet sich zunächst der Stern, während der Rest der Wolke sich durch die Rotation zu einer Scheibe abflacht. In dieser Scheibe entstehen dann durch weitere Verdichtung die Planeten. Aus der allgemeinen Drehbewegung der Wolke ergibt sich in diesem Szenario, dass die Scheibe – und damit auch die späteren Planeten – sich in der Äquatorebene des Sterns befinden. Und so ist es auch in unserem Sonnensystem.

„Es war deshalb eine große Überraschung für die Astronomen, als die Beobachtungen von Exoplaneten zeigten, dass sich ein Drittel von ihnen auf Bahnen weit außerhalb der Äquatorebene bewegen“, erläutert Stefan Kraus von der University of Exeter in Großbritannien. Allerdings waren solche Messungen zunächst nur für große Planeten auf sehr engen Umlaufbahnen – „heiße Jupiter“ genannt – möglich. Und solche Planeten sind vermutlich über Jahrmilliarden von weiter außen nach innen gewandert und können dabei durch Begegnungen mit anderen Planeten ihre Bahnebene erheblich verändern.

Die entscheidende Frage ist also, wie bewegen sich Planeten weiter außen in solchen Systemen, die also relativ ungestört geblieben sind. Mit Hilfe der vier Teleskope des VLT, sowie einem speziellen Spektrographen gelang es Kraus und seinen Kollegen jetzt, die Lage der Rotationsachse des Sterns Beta Pictoris sehr genau zu bestimmen – die Umlaufbahn des Planeten Beta Pictoris b war bereits durch frühere Beobachtungen bekannt. Der Planet besitzt etwa die 13-fache Masse des Jupiter und umrundet seinen Stern alle 22 Jahre etwa in der Entfernung Saturn-Sonne. Die neuen Beobachtungen von Kraus und seinem Team zeigen jetzt, dass die Bahnebene des Planeten um weniger als drei Grad gegen die Äquatorebene des Sterns geneigt ist.

Die Forscher sehen darin eine Bestätigung der Theorie der Planetenentstehung in einer rotierenden Scheibe aus Gas und Staub. Allerdings müsse man die Ausrichtung der Planetenbahnen bei vielen weiteren Sternen untersuchen, um sicher zu gehen, dass unser Sonnensystem und Beta Pictoris keine Ausnahmesysteme sind. Entsprechend will das Team sein Verfahren jetzt auch auf die Zentralsterne weiterer Exoplaneten anwenden, die ihre Sterne auf weiten Bahnen umkreisen.

Bildquelle: ESO / A. M. Lagrange / SPHERE Consortium / S. Kraus

Autor: Rainer KayserE-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!