Die Wiege der Planeten

Obwohl bereits mehr als 3000 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt wurden, ist ihr Entstehungsprozess ungeklärt. Bekannt ist, dass Planeten in den protoplanetaren Scheiben aus Gas und Staub entstehen, die junge Sterne umkreisen. Allerdings konnten noch keine Planeten innerhalb dieser Scheiben nachgewiesen werden – bis jetzt: Mit einer neuen Methode hat ein internationales Astronomen-Team, an dem auch der LMU-Physiker Til Birnstiel beteiligt war, zwei neugeborene Planeten in der Scheibe des Sterns HD 163296 gefunden. Parallel hat ein zweites internationales Team mit einer Variation der Methode dort einen weiteren Planeten entdeckt. Beide Studien werden demnächt in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

„Im Gas und Staub protoplanetarer Scheiben wurden vor einigen Jahren Ringstrukturen entdeckt, die als mögliche Hinweise auf junge Planeten gelten“, sagt Birnstiel. „Allerdings war unklar, ob nicht auch andere Mechanismen für diese Ringe verantwortlich sein könnten.“ Mithilfe der hochauflösenden Bilder des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Arrays (ALMA) – einem internationalen Radioteleskop-Observatorium in den chilenischen Anden – haben die Wissenschaftler nun einen völlig neuen Ansatz verfolgt: Sie haben die Umlaufgeschwindigkeit und die Verteilung des Kohlenmonoxid-Gases in der Scheibe des Sterns HD 163296 untersucht, der rund vier Millionen Jahre alt ist und etwa 330 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt.

Kohlenmonoxid-Moleküle emittieren elektromagnetische Strahlung, die mithilfe des ALMA-Teleskops beobachtet werden kann. Subtile Änderungen der Wellenlängen dieser Strahlung (aufgrund des sogenannten Dopplereffekts) erlauben Rückschlüsse auf ihre Geschwindigkeit. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler die Rotationsgeschwindigkeit des Gases extrem genau messen und lokale Störungen durch mögliche Planeten ermitteln. „Die Messwerte zeigen, dass die Umlaufgeschwindigkeit des Gases genau so beeinflusst wird, wie es von Planeten erwartet wird, die etwa die Masse von Jupiter haben. Dies ist ein sehr guter Hinweis darauf, dass dort tatsächlich Planeten sind“, sagt Birnstiel. „Mit dieser Methode können wir Planeten nachweisen, die sich bisher dem Blick entzogen haben.“ (Astrophysical Journal Letters 2018)

Mehr zur Publikation : Trio of Infant Planets Discovered around Newborn Star A Kinematic Detection of Two Unseen Jupiter Mass Embedded Protoplanets” by R. Teague et al.

Mehr zur Forschung von Til Birnstiel : Astrophysik: Staub zu Staub