Staubklumpen lassen Riesenplaneten entstehen

Ein neues Bild gibt Aufschluss darüber, wie sich massereiche Planeten wie der Jupiter bilden könnten. Mit dem Very Large Telescope (VLT) der Eso und dem Atacama Large Millimeter/submilli­meter Array (ALMA) haben Forschende große Staubklumpen in der Nähe eines jungen Sterns entdeckt, die kollabieren und Riesenplaneten entstehen lassen könnten. „Diese Entdeckung ist wirklich spannend, denn es ist der erste Nachweis von Material­klumpen um einen jungen Stern, die das Potenzial haben, Riesenplaneten zu beherbergen“, sagt Alice Zurlo, von der Univer­sidad Diego Portales in Chile.

Die Arbeit basiert auf einem Bild, das mit dem Instrument Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) am VLT der Eso aufgenommen wurde und Details des Materials um den Stern V960 Mon zeigt. Dieser junge Stern befindet sich in über 5000 Lichtjahren Entfernung im Sternbild Einhorn und zog die Aufmerk­samkeit der Astronomen auf sich, als er im Jahr 2014 plötzlich seine Helligkeit um mehr als das Zwanzig­fache erhöhte. SPHERE-Beo­bachtungen kurz nach dem Beginn dieses Helligkeitsausbruchs zeigten, dass sich das Material, das V960 Mon umkreist. Es sammelt sich in einer Reihe von verschlungenen Spiralarmen, die sich über Entfernungen erstrecken, die größer sind als das gesamte Sonnensystem.

Diese Erkenntnis motivierte Astro­nominnen und Astronomen, Archiv­beobachtungen desselben Systems auszuwerten, die mit Alma gemacht wurden. Die VLT-Beobach­tungen untersuchen die Oberfläche des staubigen Materials um den Stern, während Alma tiefer in seine Struktur blicken kann. „Mit Alma wurde deutlich, dass die Spiralarme auseinander­brechen, was zur Bildung von Klumpen mit planeten­ähnlichen Massen führt“, sagt Zurlo. Astronomen vermuten, dass Riesen­planeten entweder durch Kernakkretion entstehen, wenn Staubkörner zusammentreffen, oder durch gravitative Instabilität, wenn sich große Fragmente des Materials um einen Stern zusammen­ziehen und in sich zusammenfallen. Während Forscher bereits Beweise für das erste dieser beiden Szenarien gefunden haben, gab es für das zweite nur wenige Belege.

„Niemand hat jemals eine echte Beobachtung der Gravitations­instabilität auf planetarer Ebene gesehen – bis jetzt“, sagt Philipp Weber von der Universität Santiago de Chile. „Unsere Gruppe sucht seit über zehn Jahren nach Anzeichen für die Entstehung von Planeten, und wir könnten nicht begeis­terter über diese unglaubliche Entdeckung sein“, sagt sein Kollege Sebastián Pérez. Die Instrumente der Eso werden den Astronomen dabei helfen, weitere Details dieses fesselnden Planeten­systems zu enthüllen, wobei das Extremely Large Telescope (ELT) eine Schlüsselrolle spielen wird. Das ELT, das derzeit in der chilenischen Atacama-Wüste gebaut wird, wird das System detaillierter als je zuvor beobachten und entscheidende Informationen darüber sammeln können. „Das ELT schafft die Voraus­setzungen für die Erforschung der chemischen Vielfalt, die diese Klumpen umgibt, und hilft uns, mehr über die Zusammensetzung des Materials herauszufinden, aus dem sich potenzielle Planeten bilden“, sagt Weber.

MPIA / ESO / JOL

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  P. Weber et al.: Spirals and Clumps in V960 Mon: Signs of Planet Formation via Gravitational Instability around an FU Ori Star?, Astrophys. J. Lett. 952, L17 (2023); DOI: 10.3847/2041-8213/ace186
• Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) instrument, Very Large Telescope VLT, ESO, Paranal, Chile