Schnelle Entstehung von Riesenplaneten

Schnelle Entstehung von Riesenplaneten

Very Large Telescope der ESO fotografiert erstmals Bewegung eines Planeten bei einem anderen Stern - der Planet muss innerhalb von wenigen Millionen Jahren entstanden sein.

Der 60 Lichtjahre entfernte Stern Beta Pictoris ist mit einem Alter von etwa zwölf Millionen Jahren astronomisch gesehen sehr jung. Er ist von einer mehrere hundert Astronomische Einheiten großen Staubscheibe umgeben, auf die wir von der Erde her gerade genau auf die Kante schauen. Aufnahmen mit einem der vier 8,2 Meter großen Spiegelteleskope des Very Large Telescopes (VLT) der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile zeigten 2003 eine schwache punktförmige Quelle im Inneren der Scheibe. Neue Aufnahmen aus dem Jahr 2009 zeigen dieses Objekt nun an anderer Stelle - es handelt sich also nicht um einen Stern im Hintergrund, sondern um einen großen Planeten, der Beta Pictoris umkreist.

"Da der Stern selbst so jung ist, beweisen unsere Beobachtungen, dass Riesenplaneten sich in einer Staubscheibe innerhalb von wenigen Millionen Jahren bilden können", erläutert Anne-Marie Lagrange vom Observatoire de Grenoble, die die Beobachtungen gemeinsam mit weiteren Astronomen aus Frankreich, den USA und Deutschland durchgeführt hat. Noch bis vor wenigen Jahren gingen die Forscher davon aus, dass Riesenplaneten wie Jupiter mehrere zehn Millionen Jahre für ihre Entstehung benötigen. Doch neuere Beobachtungen zeigen, dass sich die Staubscheiben um junge Sterne bereits innerhalb von wenigen Millionen Jahren auflösen - die Planeten müssen also entsprechend schneller entstehen.

Dass in der Staubscheibe von Beta Pictoris bereits ein oder gar mehrere Planeten existieren, vermuten die Astronomen seit langem. Denn die Staubscheibe zeigt eine Reihe auffälliger Strukturen - Asymmetrien und Deformationen -, die sich mit Störungen durch die Anziehungskraft eines großen Planeten erklären lassen. Spektroskopische Untersuchungen zeigen zudem sporadisch, wie ionisiertes Gas mit hoher Geschwindigkeit auf den Stern einfällt. Die Forscher interpretieren diese Ereignisse als Einfall von Kometen, deren Bahnen wiederum durch einen Planeten gestört worden sind.

Auf 2008 und im Frühjahr 2009 aufgenommen Bildern konnten die Astronomen das 2003 entdeckte Objekt im Inneren der Staubscheibe zunächst nicht mehr auffinden. Im Herbst 2009 tauchte es dann auf der anderen Seite von Beta Pictoris wieder auf. Offenbar war der Planet zwischenzeitlich von der Erde aus gesehen vor oder hinter dem Stern vorüber gezogen. Aus den Beobachtungen folgern Lagrange und ihre Kollegen, dass der Planet Beta Pictoris in einem Abstand von 8 bis 15 Astronomischen Einheiten umkreist. "Die kurze Umlaufzeit des Planeten ermöglicht es uns, innerhalb von 15 bis 20 Jahren einen kompletten Orbit zu beobachten", sagt Mickael Bonnefoy, ebenfalls vom Observatoire de Grenoble. "Weitere Untersuchungen können uns wertvolle Einsichten in die Physik und Chemie der Atmosphäre eines jungen Riesenplaneten liefern."

Lagrange, Bonnefoy und ihre Kollegen schätzen, dass der Planet von Beta Pictoris die neunfache Masse von Jupiter, dem größten Planeten im Sonnensystem, besitzt. Masse und Position des Planeten sind genau richtig, um die beobachteten Deformationen der Staubscheibe um Beta Pictoris zu erklären. Die Beobachtungen zeigen damit nach Ansicht des Forscherteams auch, dass solche Deformationen bei Staubscheiben um junge Sterne ein guter Indikator für die Existenz großer Planeten sind.

Rainer Kayser

Weitere Infos: 

• Originalarbeit:
  A.-M. Lagrange et al.: A Giant Planet Imaged in the Disk of the Young Star Beta Pictoris. Sciencexpress
  http://dx.doi.org/10.1126/science.1187187

• ESO:
  http://www.eso.org

• Observatoire de Grenoble:
  http://www.obs.ujf-grenoble.fr/osug/

• F. Crifo et al.: Bera Pictoris revisited by Hipparcos. Star properties. Astronomy and Astrophysics 320, L29 (1997) 

KP