Dank ALMA-Teleskop

1. mondbildende Scheibe um Exoplanet nachgewiesen

22.07.2021 14:00

Mithilfe des Teleskopverbundes Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Chile, an dem die Europäische Südsternwarte (ESO) als Partner beteiligt ist, ist es Astronomen zum ersten Mal gelungen, eindeutig eine Scheibe um einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems nachgewiesen. Die Beobachtungen werden neue Erkenntnisse darüber liefern, wie sich Monde und Planeten in jungen Planetensystemen bilden.

„Unsere Arbeit stellt einen klaren Nachweis einer Scheibe dar, in der sich natürliche Trabanten (Monde, Anm.) bilden könnten“, sagt Forscherin Myriam Benisty. Sie leitete die neue Studie, die in „The Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht wurde. „Unsere ALMA-Beobachtungen wurden mit einer so exzellenten Auflösung gewonnen, dass wir klar erkennen konnten, dass die Scheibe mit dem Planeten assoziiert ist. Zudem sind wir in der Lage, ihre Größe zum ersten Mal einzugrenzen“, fügt sie hinzu.

Die fragliche Scheibe, eine sogenannte zirkumplanetare Scheibe, umgibt den Exoplaneten PDS 70c, einen von zwei riesigen, Jupiter-ähnlichen Planeten, der einen fast 400 Lichtjahre entfernten Zwergstern (im Bild unten rot markiert) umkreist. Astronomen hatten schon früher Hinweise auf eine „mondbildende“ Scheibe um diesen Exoplaneten gefunden. Da sie die Scheibe aber nicht eindeutig von ihrer Umgebung unterscheiden konnten, konnten sie ihren Nachweis nicht bestätigen - bis jetzt.

Außerdem fanden Benisty und ihr Team mithilfe von ALMA heraus, dass die Scheibe etwa den gleichen Durchmesser hat wie die Entfernung von unserer Sonne zur Erde und genug Masse, um bis zu drei natürliche Trabanten von der Größe des Mondes zu bilden.

Monde entstehen in zirkumplanetaren Scheiben
Planeten bilden sich in staubhaltigen Scheiben um junge Sterne und graben Lücken hinein, während sie Material aus dieser zirkumstellaren Scheibe für ihr Wachstum aufzehren. Im Zuge dieses Prozesses kann ein Planet seine eigene zirkumplanetare Scheibe entwickeln. Diese Scheibe trägt einerseits zum Wachstum des Planeten bei, gleichzeitig sich das Gas und der Staub, aus dem sie besteht, durch mehrfache Kollisionen zu immer größeren Gebilden verdichten, was schließlich zur Geburt von Monden führt.

„Mehr als 4000 Exoplaneten wurden bisher gefunden, aber alle von ihnen wurden in entwickelten Systemen entdeckt. PDS 70b und PDS 70c, die ein System bilden, das an das Jupiter-Saturn-Paar erinnert, sind die einzigen beiden bisher entdeckten Exoplaneten, die sich noch im Entstehungsprozess befinden“, erklärt Miriam Keppler, Forscherin am Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland und eine der Koautoren der Studie.

Einzigartige Lage auf Hochplateau
Der Teleskop-Verbund ALMA beobachtet Radiowellen aus dem Universum im unteren Energiebereich des elektromagnetischen Spektrums. Das 2013 eröffnete Superteleskop liegt in mehr als 5000 Metern Seehöhe auf dem Chajnantor-Plateau in der Atacama-Wüste in Chile. Es wird von der ESO, deren Mitglied auch Österreich ist, sowie Partnern aus Nordamerika, Ostasien und Chile betrieben.