Astronomen haben schon mehr als 6000 Exoplaneten entdeckt, außerdem hunderte protoplanetare Scheiben – die rotierenden Scheiben aus Gas und Staub, in denen neue Planeten entstehen. Gängiger Annahme nach entstanden auch die Erde und alle anderen Planeten des Sonnensystems einst in der protoplanetaren Scheibe der jungen Sonne. Die Beobachtung anderer Planetensysteme in ihrem Frühstadium kann daher wertvolle Informationen auch über die Vergangenheit unseres eigenen Systems liefern. Doch junge, noch in ihre Staubscheiben eingebettete Planeten zu erspähen, ist nicht einfach. Zwar verraten auffällige Lücken, Spiralen oder andere Staubformationen manchmal, dass sich ein Planet in der protoplanetaren Scheibe verbergen muss. Dies zu bestätigen und die Jungplaneten direkt abzubilden, ist jedoch eine Herausforderung. „Dafür muss man die thermische Emission des Planeten klar vom gestreuten Licht der umgebenden Scheibe trennen können“, erklären Chloe Lawlor von University of Galway und ihre Kollegen.
Noch seltener und schwerer zu finden sind protoplanetare Scheiben mit gleich mehreren heranwachsenden Planeten. Sie kommen dem angenommenen Frühstadium unseres Sonnensystems am nächsten, doch bisher war erst ein einziger Fall einer solcher multiplanetaren Kinderstube bekannt: Der rund 370 Lichtjahre entfernte Jungstern PDS 70 zeigt in der Lücke seiner protoplanetaren Staubwolke die hellen Lichtflecke zweier junger Gasriesen.
Noch ein junger Gasriese um WISPIT 2
Jetzt ist es Astronomen um Lawlor gelungen, ein zweites System mit mehreren heranwachsenden Planeten zu finden. Es umgibt den rund 430 Lichtjahre entfernten Jungstern WISPIT 2. Der sonnenähnliche Stern ist maximal fünf Millionen Jahre alt und noch von einer dichten, großen Staubscheibe umgeben, in der mehrere Lücken zu erkennen sind. 2025 hatten Astronomen mithilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäische Südsternwarte in Chile in der breitesten dieser Lücken den Lichtpunkt eines jungen Exoplaneten entdeckt. Der WISPIT 2b getaufte Planet ist rund 4,9 Jupitermassen schwer und damit ein heranwachsender Gasriese. Er ist rund 60-mal so weit von seinem Stern entfernt wie die Erde von der Sonne. Doch die Struktur der protoplanetaren Scheibe von WISPIT 2 legte schon damals nahe, dass sich in ihr noch mehr verbergen könnte. „Die Präsenz von bis zu vier Ringen mit dazwischen liegenden Lücken weckte Spekulationen darüber, dass es sich hier um ein Mehrplanetensystem in der Bildungsphase handeln könnte“, erklären Lawlor und ihr Team.
Deshalb haben sie den Jungstern und seine Staubscheibe noch einmal genauer unter die Lupe genommen. Dafür nutzten sie den SPHERE-Infrarot-Spektrographen und das GRAVITY+-Instrument am Very Large Telescope. Letzteres nutzt die kombinierten Aufnahmen aller vier großen Teleskope des VLT und liefert daher besonders hochauflösende Spektraldaten. Die neuen Beobachtungsdaten enthüllten, dass es um WISPIT 2 tatsächlich noch einen weiteren Jungplaneten gibt. Dieser WISPIT 2c getaufte Jungplanet kreist weiter innen als WISPIT 2b und hat ebenfalls eine Lücke in der Staubscheibe erzeugt. Mit geschätzten acht bis zwölf Jupitermassen ist dieser neu entdeckte Gasriese rund doppelt so groß wie sein Nachbar. Damit haben Astronomen um den Jungstern Stern WISPIT 2 die nach PDS 70 erst zweite protoplanetare Scheibe mit mehr als einem Planeten entdeckt.
(Video: European Southern Observatory (ESO))
Einblick in die Vergangenheit des Sonnensystems
„WISPIT 2 bietet uns den bislang besten Einblick in unsere eigene Vergangenheit“, erklärt Lawlor. Denn an ihm könne man nun die Entstehung eines jungen Planetensystems untersuchen. „Die Bestätigung von zwei Planeten im jungen WISPIT-2-System liefert uns zudem einen wertvollen Vergleichsfall“, schreiben die Astronomen. Denn die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen WISPIT 2 und PDS 70 ermöglichen es nun auch, individuelle von möglicherweise universellen Merkmalen solcher heranwachsenden Planetensysteme zu unterscheiden. So zeigen die Aufnahmen, dass die jungen Gasriesen in beiden Systemen in ähnlichen Abständen von ihren Sternen kreisen und dass sie ihren Orbit in der Materiescheibe bereits freigeräumt haben, wie das Team berichtet. Die Lücken resultieren aus dem Wachstum der Planeten: Während ihrer Umkreisung des Sterns ziehen die Jungplaneten Staub und Gas aus ihrer Umgebung an und nehmen dadurch stetig an Masse zu. Gleichzeitig dünnt sich dadurch die Scheibe in Reichweite ihrer Anziehungskraft entsprechend aus und eine Lücke entsteht.
Interessant sind neben dem neu entdeckten zweiten Planeten von WISPIT 2 aber auch weitere markante Lücken und Ringe in der protoplanetaren Scheibe. „Diese Strukturen deuten darauf hin, dass dort derzeit weitere Planeten entstehen, die wir künftig nachweisen werden“, sagt Lawlor. Ihren Beobachtungen zufolge existiert mindestens eine weitere, kleinere Lücke im äußeren Teil der WISPIT-2-Scheibe. „Wir vermuten, dass ein dritter Planet diese Lücke freiräumt“, so die Astronomin. „Aufgrund der geringeren Breite und Tiefe der Lücke könnte es sich potenziell um ein Objekt mit Saturnmasse handeln.“ Das Team plant bereits Folgebeobachtungen, durch die es versuchen möchte, auch diesen dritten Jungplaneten aufzuspüren.
Quelle: Chloe Lawlor (University of Galway, Irland) et al., The Astrophysical Journal Letters, doi: 10.3847/2041-8213/ae4b3b
