Einblick in einen stellaren Mutterleib: Astronomen haben in der Scheibe aus Staub und Gas um den jungen Stern AB Aurigae eine Spiralstruktur mit einem Knick entdeckt. An dieser markanten Stelle entsteht möglicherweise gerade ein Babyplanet, der ungefähr so weit vom Stern entfernt ist wie Neptun von der Sonne, berichten die Wissenschaftler.
Vor Jahrmilliarden entstand um die Sonne ein Planetensystem, zu dem auch unsere Heimat gehört: die Erde. Mittlerweile ist klar, dass es im Kosmos von Sternen mit „Kindern“ geradezu wimmelt. „Tausende von Exoplaneten wurden bisher identifiziert, aber es ist noch immer wenig darüber bekannt, wie sie sich bilden“, sagt Anthony Boccaletti von der Universität PSL in Paris. Man weiß, dass Planeten in sogenannten protoplanetaren Scheiben entstehen, die junge Sterne umgeben. Sie wachsen in diesen dichten Materieansammlungen heran, wenn sich das Gas und der Staub zunehmend verklumpen.
Verschärfter Blick
In einigen Fällen haben Astronomen auch bereits strukturelle Hinweise in protoplanetaren Scheiben erspäht, die auf die Präsenz von jungen Planeten schließen lassen. Doch im aktuellen Fall handelt es sich um eine besonders markante Spur, sagen Boccaletti und seinen Kollegen. Denn sie weist auf einen Himmelskörper hin, der sich offenbar noch im Wachstum befindet. „Wir müssen sehr junge Systeme beobachten, um den Moment zu erfassen, in dem sich Planeten bilden“, sagt Boccaletti. Doch bisher war es kaum möglich, ausreichend scharfe und detaillierte Einblicke in die protoplanetaren Scheiben ferner Sterne zu gewinnen.
Wie die Astronomen berichten, ist ihnen dies nun bei AB Aurigae geglückt. Dieser junge Stern befindet sich 520 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Auriga (Fuhrmann). Frühere Beobachtungen des AB Aurigae-Systems mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) hatten bereits Hinweise auf eine Planetenbildung im Umfeld des Sterns geliefert: In den Aufnahmen entdeckten Wissenschaftler zwei Spiralarme aus Gas, die im inneren Bereich der Scheibe liegen.
Um noch schärfer sehen zu können, richteten Boccaletti und sein Team dann das sogenannte SPHERE Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile auf das AB-Aurigae-System. Mit seinem leistungsstarken Bildgebungssystem konnten die Astronomen nun erstmals auch das schwächere Licht der kleinen Staubkörner und Emissionen sehen, die von der inneren Scheibe ausgehen.
Die Spur eines wachsenden Planeten?
So wurden nicht nur die Spiralarme deutlicher, die Astronomen entdeckten auch einen markanten “Knick” in der Struktur. Ihnen zufolge sagen einige theoretische Modelle zur Planetenentstehung eine solche Formation voraus – sie konnte bisher aber nicht konkret nachgewiesen werden. Wie die Forscher erklären, signalisieren Spiralen bereits die Existenz von Baby-Planeten, denn sie wühlen das Material gleichsam auf: „Sie erzeugen Störungen in der Scheibe in Form einer Welle, ähnlich wie beim Kielwasser eines Bootes auf einem See“, erklärt Co-Autor Emmanuel Di Folco vom Astrophysik-Laboratorium von Bordeaux. Während sich der Planet um den Zentralstern dreht, wird diese Welle dann zu einem Spiralarm geformt. Die „Knick-Zone“ ist dabei nun die Detailspur eines dieser Störherde – es handelt sich somit offenbar um einen sich bildenden Planeten, sagen die Wissenschaftler.
„Der Knick stellt die Verbindung zweier Spiralen dar“, so Co-Autorin Anne Dutrey vom Astrophysik-Laboratorium von Bordeaux. „Eine Spirale windet sich von der Umlaufbahn des Planeten nach innen, die andere dehnt sich nach außen aus und die beiden verbinden sich am Ort des Planeten. Sie sorgen dafür, dass sich Gas und Staub von der Scheibe auf dem sich bildenden Planeten ansammeln und ihn wachsen lassen“, erklärt die Astronomin.
Die Wissenschaftler wollen nun auch weiterhin die planetaren Bildungszonen der Sterne im Visier behalten. Ab 2025 könnte sich ihr Blick dabei entscheidend schärfen: Die ESO baut gerade das „Extremely Large Telescope“ (ELT), das mit seinem 39-Meter Spiegel die bisherigen Möglichkeiten zur Untersuchung extrasolarer Welten auf ein neues Niveau heben soll. „Wir sollten in der Lage sein, direkt und genauer zu sehen, wie die Dynamik des Gases zur Entstehung von Planeten beiträgt“, hofft Boccaletti.
Video: ESO
Quelle: ESO, Fachartikel: Astronomy & Astrophysics, doi: 10.1051/0004-6361/202038008
An der Grenze des Periodensystems
