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Exoplaneten: Einen Riesenplaneten bei der Entstehung beobachtet?

So kann man sich die Entstehung eines jupiterähnlichen Planeten in der dichten Scheibe aus Gas und Staub um den Stern HD 100546 vorstellen. Der junge Planet sammelt noch Materie auf und wird dabei stark aufgeheizt, so dass er rot glüht.

Schon lange ist es der Wunsch vieler Astronomen, einem Planeten bei seiner Entstehung zuzusehen. Bislang war ihnen nur wenig Erfolg dabei beschieden, aber das könnte sich jetzt geändert haben: Ein internationales Forscherteam um Sascha P. Quanz an der ETH Zürich beobachtete den Stern HD 100546 im südlichen Sternbild Fliege, um dessen dichte Scheibe aus Gas und Staub im Detail zu untersuchen. Dabei stießen die Astronomen in den hochaufgelösten Bildern des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO auf eine Struktur in der Scheibe, bei der es sich um einen massereichen Exoplaneten handeln könnte. Er ist in die Scheibe eingebettet und sammelt noch Materie aus seinem Umfeld auf. Die Bilder gelangen mit der adaptiven Optik NACO, die mit Hilfe eines speziellen Koronografen das helle Sternlicht ausblenden kann.

Schon seit längerem ist bekannt, dass der rund 335 Lichtjahre von uns entfernte Stern HD 100546 von einer ausgedehnten Scheibe aus Gas und Staub umgeben ist. Der Stern leuchtet im Infraroten wesentlich heller, weil die ihn umgebende Scheibe seine Strahlung absorbiert und im Infraroten wieder abstrahlt. HD 100546 ist ein Herbig-Ae/Be-Stern und weist ein Alter zwischen fünf und zehn Millionen Jahren auf. Erstmals beschrieben wurden diese Sterne im Jahr 1960 vom US-amerikanischen Astronomen George H. Herbig (geboren 1920). Bilder des Weltraumteleskops Hubble konnten die Scheibe um HD 100546 direkt auflösen und zeigen, dass sie sich mehrere 100 Astronomische Einheiten um den Stern erstreckt (eine Astronomische Einheit, AE, ist die mittlere Entfernung von der Erde zur Sonne und beträgt rund 150 Millionen Kilometer).

In der Scheibe ließen sich noch weitere Strukturen erkennen. Nahe beim Stern befindet sich eine innere Scheibe, die sich von 0,2 bis 4 AE erstreckt. Dann folgt eine Lücke zwischen 4 und 13 AE, worauf sich die äußere Scheibe anschließt. Schon vor rund zehn Jahren spekulierte ein anderes Astronomenteam um Jeroen Bouwman, dass in der Lücke zwischen den beiden Scheiben ein massereicher Planet umlaufen könnte. Ein solcher wurde aber bislang noch nicht entdeckt. Das neue Objekt der Gruppe um Sascha Quanz befindet sich dagegen mitten in der äußeren Scheibe um HD 100546. Aus den VLT-Bildern ergibt sich ein Winkelabstand von 0,48 Bogensekunden zum Stern, was einer projizierten Entfernung von 47 AE entspricht. Unter der Annahme, dass die Staubscheibe des Sterns um 47 Grad in unsere Blickrichtung gekippt ist, ergibt sich daraus ein wahrer Abstand von 68 AE.

Die theoretischen Vorstellungen über die Bildung von Riesenplaneten ähnlich Jupiter in unserem Sonnensystem gehen davon aus, dass ein in der Scheibe um seinen Mutterstern entstandener Protoplanet reichlich Gas und Staub aus seinem direkten Umfeld aufsammelt, wobei seine Masse rapide anwächst. Dabei heizt sich der werdende Planet auf und kann in den ersten 100 000 Jahren nach seiner Entstehung mit einer Helligkeit von bis zu einem Prozent der Sonnenleuchtkraft strahlen. Das jetzt in der Scheibe um HD 100546 nachgewiesene Objekt könnte ein solch junger Planet sein, der zur Zeit noch Materie aufsammelt. Um auszuschließen, dass es sich nicht um einen Hintergrundstern handelt, der durch die Scheibe hindurch scheint, wollen die Forscher um Sascha Quanz schon Mitte dieses Jahres weitere Beobachtungen durchführen. Dann lässt sich zeigen, ob sich das Objekt gemeinsam mit dem Stern bewegt.

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