Neues Bild lüftet Gehemnisse der Planetenentstehung

Die Europäische Südsternwarte hat heute ein beeindruckendes neues Bild veröffentlicht, das Aufschluss darüber gibt, 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, eine an den Beobachtungen beteiligte Forscherin an der Universidad Diego Portales in Chile.

Die Arbeit basiert auf einem faszinierenden Bild, das mit dem Instrument Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) am VLT der ESO aufgenommen wurde und faszinierende 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, an dem die ESO als Partner beteiligt ist. 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.

Astronominnen und Astronomen vermuten, dass Riesenplaneten entweder durch sogenannte „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, ein Forscher an der Universität von Santiago, Chile, der die heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlichte Studie leitete.

„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 Sebastián Pérez von der Universität Santiago de Chile.

Die Instrumente der ESO werden den Astronomen dabei helfen, weitere Details dieses fesselnden Planetensystems zu enthüllen, wobei das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO 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“, schließt Weber.

Weitere Informationen

Das Team, das sich hinter dieser Arbeit verbirgt, besteht aus jungen Forscherinnen und Forschern von verschiedenen chilenischen Universitäten und Instituten im Rahmen des Forschungszentrums Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS). Es wird von der chilenischen Nationalen Agentur für Forschung und Entwicklung (ANID) und ihrem Millennium Science Initiative Program finanziert. Die beiden verwendeten Anlagen, ALMA und VLT, befinden sich in der chilenischen Atacamawüste.

Die Forschungsergebnisse werden in einem Artikel vorgestellt, der in der Zeitschrift The Astrophysical Journal Letters erscheint (doi: 10.3847/2041-8213/ace186).

Das Team besteht aus P. Weber (Departamento de Física, Universidad de Santiago de Chile, Chile [USACH]; Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons, Chile [YEMS]; Center for Interdisciplinary Research in Astrophysics and Space Exploration, Universidad de Santiago de Chile, Chile [CIRAS]), S. Pérez (USACH; YEMS; CIRAS), A. Zurlo (YEMS; Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales Chile [UDP]; Escuela de Ingeniería Industrial, Universidad Diego Portales, Chile), J. Miley (Joint ALMA Observatory, Chile; National Astronomical Observatory of Japan, Chile), A. Hales (National Radio Astronomy Observatory, USA), L. Cieza (YEMS; UDP), D. Principe (MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research, USA), M. Cárcamo (YEMS; CIRAS; USACH, Faculty of Engineering, Computer Engineering Department, Chile), A. Garufi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), Á. Kóspál (Konkoly Observatorium, Forschungszentrum für Astronomie und Geowissenschaften, Eötvös Loránd Research Network (ELKH), Ungarn; CSFK, MTA Centre of Excellence, Ungarn; ELTE Eötvös Loránd Universität, Institut für Physik, Ungarn; Max-Planck-Institut für Astronomie, Deutschland), M. Takami (Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica, Taiwan, ROC), J. Kastner (School of Physics & Astronomy, Rochester Institute of Technology, USA), Z. Zhu (Department of Physics and Astronomy, University of Nevada, USA; Nevada Center for Astrophysics, University of Nevada, USA), und J. Williams (Institute for Astronomy, University of Hawai’i at Manoa, USA).

Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ist eine internationale astronomische Einrichtung, die gemeinsam von der ESO, der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) der USA und den japanischen National Institutes of Natural Sciences (NINS) in Kooperation mit der Republik Chile betrieben wird. Getragen wird ALMA von der ESO im Namen ihrer Mitgliedsländer, von der NSF in Zusammenarbeit mit dem kanadischen National Research Council (NRC), dem National Science and Technology Council (NSTC) und NINS in Kooperation mit der Academia Sinica (AS) in Taiwan sowie dem Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). Bei Entwicklung, Aufbau und Betrieb ist die ESO federführend für den europäischen Beitrag, das National Radio Astronomy Observatory (NRAO), das seinerseits von Associated Universities, Inc. (AUI) betrieben wird, für den nordamerikanischen Beitrag und das National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) für den ostasiatischen Beitrag. Dem Joint ALMA Observatory (JAO) obliegt die übergreifende Projektleitung für den Aufbau, die Inbetriebnahme und den Beobachtungsbetrieb von ALMA.

Die Europäische Südsternwarte (ESO) befähigt Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit, die Geheimnisse des Universums zum Nutzen aller zu entdecken. Wir entwerfen, bauen und betreiben Observatorien von Weltrang, die Astronominnen und Astronomen nutzen, um spannende Fragen zu beantworten und die Faszination der Astronomie zu wecken, und wir fördern die internationale Zusammenarbeit in der Astronomie. Die ESO wurde 1962 als zwischenstaatliche Organisation gegründet und wird heute von 16 Mitgliedstaaten (Belgien, Dänemark, Deutschland, Frankreich, Finnland, Irland, Italien, den Niederlanden, Österreich, Polen, Portugal, Schweden, der Schweiz, Spanien, der Tschechischen Republik und dem Vereinigten Königreich) sowie dem Gastland Chile und Australien als strategischem Partner unterstützt. Der Hauptsitz der ESO und ihr Besucherzentrum und Planetarium, die ESO Supernova, befinden sich in der Nähe von München in Deutschland, während die chilenische Atacama-Wüste, ein wunderbarer Ort mit einzigartigen Bedingungen für die Himmelsbeobachtung, unsere Teleskope beherbergt. Die ESO betreibt drei Beobachtungsstandorte: La Silla, Paranal und Chajnantor. Am Standort Paranal betreibt die ESO das Very Large Telescope und das dazugehörige Very Large Telescope Interferometer sowie Durchmusterungsteleskope wie z. B. VISTA. Ebenfalls am Paranal wird die ESO das Cherenkov Telescope Array South betreiben, das größte und empfindlichste Gammastrahlen-Observatorium der Welt. Zusammen mit internationalen Partnern betreibt die ESO auf Chajnantor APEX und ALMA, zwei Einrichtungen zur Beobachtung des Himmels im Millimeter- und Submillimeterbereich. Auf dem Cerro Armazones in der Nähe von Paranal bauen wir „das größte Auge der Welt am Himmel“ – das Extremely Large Telescope der ESO. Von unseren Büros in Santiago, Chile, aus unterstützen wir unsere Aktivitäten im Land und arbeiten mit chilenischen Partnern und der Gesellschaft zusammen.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Originalpublikation:

P. Weber et al., „Spirals and clumps in V960 Mon: signs of planet formation via gravitational instability around an FU Ori star?“, The Astrophysical Journal Letters (2023). doi: 10.3847/2041-8213/ace186

Weitere Informationen:

https://www.eso.org/public/news/eso2312/ – Originalpressemitteilung der ESO mit weiteren Bildern und Videos