Astronomen finden erstmals planetengroße Verdichtungen bei einem jungen Stern
Viele junge Sterne sind von rotierenden Scheiben aus Gas und Staub umgeben, in denen Planeten entstehen. Jetzt hat ein internationales Forschungsteam erstmals bei einem Stern tatsächlich planetengroße Verdichtungen beobachtet, aus denen sich vermutlich ein großer Gasplanet bildet. Es ist zugleich die erste Beobachtung einer bislang nur theoretisch vorhergesagten Art der Planetenbildung, der so genannten Gravitationsinstabilität, wie die Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal Letters“ berichten.
„Für die Entstehung großer Gasplaneten gibt es nach heutigem Wissen zwei Möglichkeiten“, erläutern Philipp Weber von der Universität Santiago in Chile und seine Kollegen. Bei der so genannten Kern-Akkretion bildet sich zunächst durch die schrittweise Verdichtung von Staub ein Gesteinskern, der dann das Gas aus der Umgebung akkretiert, also anzieht. Bei der Gravitationsinstabilität dagegen kommt es in der Gas- und Staubscheibe durch die Schwerkraft zu Instabilitäten und es bilden sich viele lokale Verdichtungen. Diese formen Protoplaneten, die dann über Zusammenstöße weiter zu Planeten verschmelzen.
Das zweite Szenario war in den vergangenen Jahren jedoch in den Hintergrund gerückt, da Astronomen in den protoplanetaren Scheiben um junge Sterne lediglich Hinweise auf den Prozess der Kern-Akkretion fanden. „Niemand konnte bislang eine Gravitationsinstabilität auf planetaren Skalen beobachten“, so Weber. Doch das hat sich mit den Beobachtungen seines Team nun geändert.
Weber und seine Kollegen hatten den etwa 7000 Lichtjahre entfernten Stern V960 Monocerotis mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile beobachtet. Die Messungen der Forscher zeigen in der Gas- und Staubscheibe auffällige spiralförmige Strukturen, von denen jede einzelne größer ist als unser ganzes Sonnensystem. Diese Entdeckung motivierte das Team, in den Archivdaten der großen Teleskopanlage ALMA in Chile nach weiteren, hochaufgelösten Daten für dieses Himmelsobjekt zu suchen.
Während das große Teleskop der ESO gut darin ist, die Strukturen der Gas- und Staubscheibe von außen zu zeigen, kann ALMA mit ihren Mikrowellen-Antennen in diese Strukturen hineinblicken. Weber und seine Kollegen wurden fündig: Aufnahmen des Objekts von ALMA aus dem Jahr 2014 – damals zeigte der Sterne einen auffälligen Helligkeitsausbruch – zeigen planetengroße Verdichtungen in den Armen der mit dem Very Large Telescope beobachteten Spiralen. Die Spiralarme fragmentieren also, sie zerfallen durch die Gravitationsinstabilität in kleinere Klumpen.
„Die Beobachtungen sind in guter Übereinstimmung mit theoretischen Simulationen der Gravitationsinstabilität“, betonen Weber und seine Kollegen. Dieser Prozess scheint also neben der Kern-Akkretion ebenfalls eine Rolle bei der Entstehung großer Gasplaneten zu spielen. Möglicherweise entscheiden andere Phänomene – wie bei V960 Monocerotis etwa der vorangegangene Helligkeitsausbruch – darüber, welcher Mechanismus jeweils zum Zuge kommt, so die Forscher.
Bildquelle: ESO
