Haben Sie schon mal einem Mond bei der Entstehung zugesehen?

Am Anfang ist die Gas- und Staubwolke. Sie kontrahiert zu einer Scheibe, und in ihrer Mitte zündet ein Stern. In der protoplanetaren Scheibe um den Stern formen sich Planetoiden, aus denen Planeten wachsen. Um die Planeten wiederum kreisen Staubscheiben, aus denen schließlich Monde werden. Bis auf den letzten Schritt ist die Theorie der Entstehung von Sonnensystemen längst auch durch Beobachtungen belegt. Aber eine Staubscheibe um einen Planeten konnte noch kein Teleskop entdecken.

Jetzt gelang ALMA, dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), die erste solche Beobachtung, und zwar in dem jungen Sonnensystem PDS 70, das etwa 370 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte hat dort bereits die Existenz zweier Gasriesen mit Jupiter-Dimensionen bestätigt. Nun konnte ALMA auch zeigen, dass sich um den äußeren Planeten eine Staubscheibe gebildet hat, aus der mehrere Monde entstehen könnten. Mit ein bisschen Geduld könnten wir dort also Exo-Monde bei ihrer Geburt beobachten.

„Zum ersten Mal haben wir eindeutige Beweise für eine zirkumplanetare Scheibe gefunden, was viele der gegenwärtigen Theorien der Planetenentstehung stützt“, sagt Andrea Isella von der Rice University in Houston, einer der Hauptautoren der Studie. Die Daten haben zudem zwei wichtige Unterschiede der beiden neu gefundenen Planeten aufgedeckt. Der sonnennähere, PDS 70b, befindet sich etwa im Abstand des Uranus von der Sonne und zieht eine große Menge Staub hinter sich her, fast wie einen Schwanz. „Was das ist und welche Bedeutung es besitzt, ist derzeit unklar“, sagt Isella. „Was wir sagen können: es befindet sich so weit vom Planeten entfernt, dass es ein unabhängiges Objekt sein kann.“

Der zweite Planet, PDS 70c, kreist genau dort, wo ALMA einen Staubknoten ausgemacht hat. Da der Planet im Infrarot und in den Wasserstoffbändern so hell leuchtet, wissen wir, dass er bereits voll ausgeformt ist. Anscheinend saugt er dabei immer noch Gas aus der Umgebung zu sich heran und wächst dabei weiter. PDS 70c ist etwa 5,3 Milliarden Kilometer von seinem Stern entfernt, das entspricht dem Orbit des Neptun. Er hat etwa eine bis zehn Jupitermassen. Wenn er am oberen Ende der Skala liegt, könnten die sich bildenden Monde selbst Planetengröße haben.

Die Forscher freuen sich schon auf die Zukunft. „Wir können uns das System jederzeit wieder ansehen und die Verteilung von Planeten und Staub neu bestimmen“, sagt Isella. „Das gibt uns einzigartige Einblicke in die orbitalen Eigenschaften eines Sonnensystems zu einem so frühen Zeitpunkt seiner Entwicklung.“

Künstlerische Darstellung der Staubscheibe um einen jungen Planeten im System PDS 70 (Bild: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello)
Links das ALMA-Bild, rechts das Infrarotbild des VLT (Bild: A. Isella, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))
Zusammengesetztes Bild, das beide Planeten zeigt (Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) A. Isella; ESO)

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