ALMA fotografiert Planeten formende Gasströme

Astronomen haben mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) Teleskop zum ersten Mal eine wichtige Phase bei der Geburt von Riesenplaneten beobachten können. Gewaltige Gasströme fließen durch einen Spalt in der Gas- und Staubscheibe, die sich um einen jungen Stern befindet. Dies sind die ersten direkten
Beobachtungen solcher Ströme, die vermutlich von Gas fressenden Riesenplaneten erzeugt werden und zu deren Wachstum beitragen.

Ein internationales Team von Astronomen untersuchte den 450 Lichtjahre entfernten jungen Stern HD 142527 im Sternbild Wolf, der noch von einer Scheibe aus Gas und kosmischem Staub umgeben ist - die Überreste einer Wolke, aus dem sich der Stern bildete. Die Staubscheibe ist durch die Lücke in einen inneren und einen äußeren Teil getrennt. Diese Lücke entstand vermutlich durch die erst kürzlich entstandenen Riesenplaneten, die beim Umkreisen ihres Sterne ihre Umlaufbahnen leer räumen. Wenn man das System mit unserem Sonnensystem vergleicht, so reicht die innere Scheibe bis zur Umlaufbahn Saturns, während die äußere Scheibe etwa 14 mal weiter entfernt vom Stern beginnt. Die äußere Scheibe umgibt den Stern nicht gleichmäßig, sondern hufeisenförmig. Wahrscheinlich wird dies durch die Schwerkrafteinwirkung der Riesenplaneten verursacht.
Laut Theorie wachsen Riesenplaneten durch Einfangen von Gas aus der äußeren Scheibe, das in Brücken bildenden Strömen fließt, welche die Lücke in der Scheibe verursacht.

Astronomen haben vorausgesagt, dass solche Gasströme vorhanden sein müssen. Aber dies ist das erste Mal, dass Forscher in der Lage waren dies direkt zu sehen, sagte Simon Casassus (Universität von Chile), der die neue Studie leitete. Dank des neuen ALMA-Teleskops war eine direkte Beobachtung möglich.
Casassus und sein Team verwenden ALMA, um Details in der Gas- und Staubscheibe um den Stern zu beobachten; und vor allem auch näher am Stern, als dies mit früheren Teleskopen möglich war. Beobachtungen mit ALMA bei Submillimeter-Wellenlängen sind unempfindlich gegen die Blendwirkung des Sterns, auch gegen infrarotes- und sichtbares Licht. Der Spalt in der Staubscheibe war bereits bekannt, aber es wurden auch diffuse Gasreste im Spalt entdeckt und zwei dichtere Gasströme, die sich aus der äußeren Scheibe über den Spalt in die innere Scheibe ergießen.
Die Forscher vermuten, dass darin ein riesiger Planet versteckt ist, der jeden dieser Ströme verursacht. Die Planeten wachsen durch Einfang eines Teil des Gases aus der äußeren Scheibe, aber es sind chaotische Esser: Der Rest des Überschusses mündet in der inneren Scheibe um den Stern.

Die Beobachtungen beantworten auch eine andere Frage bezüglich der Scheibe um HD 142527. Wenn der Zentralstern durch Einfang von Material aus der inneren Scheibe noch im Entstehen wäre, müsste er sie bereits verschlungen haben. Wenn nicht, wird sie irgendwie wieder aufgefüllt. Das Team fand, dass die Rate, mit welcher das übriggebliebene Gas in die innere Scheibe strömt und diese wieder auffüllt, gerade richtig ist um den wachsenden Stern zu füttern.
Dieses Restgas ist ein weiterer Beweis, dass diese Gasströme durch Riesenplaneten verursacht werden und nicht durch größere Objekte wie ein Sternbegleiter. Ein zweiter Stern hätte diese Lücke total ausgeräumt, so dass es kein Restgas gäbe. Durch Studium der Rest-Gasmenge, sind die Forscher möglicherweise in der Lage, die Massen der Objekte zu bestimmen, welche die Lücke verursacht haben.

Was ist mit den Planeten selbst? Casassus erklärte, dass das Team nicht überrascht ist, dass es diese Planeten nicht direkt gesehen hat. Dies ist mit dem heutigen Stand der Technik noch nicht möglich, weil die sich bildenden Planeten noch tief in den fast undurchsichtigen Gasströmen eingebettet sind. Daher gibt es derzeit kaum eine Chance, diese Planeten direkt zu sehen.
Dennoch wollen die Astronomen mehr über den vermuteten Planeten durch das Studium der Gasströme und des diffusen Gases in Erfahrung bringen. Das ALMA-Teleskop ist noch im Aufbau begriffen und hat noch nicht seine volle Leistungsfähigkeit erreicht. Wenn es fertig ist, wird seine "Sehkraft" noch stärker sein und noch schärfere Aufnahmen liefern. Dann kann das Team vielleicht die Eigenschaften der Planeten, einschließlich ihrer Massen bestimmen.

In der Zeitschrift Nature vom 2. Jänner 2013 wurde ein Artikel mit dem Titel "Ströme von Gas durch eine protoplanetare Lücke" dazu veröffentlicht.

ESO Science Release: ALMA Sheds Light on Planet-Forming Gas Streams


5. Jänner 2013/SP
Verein Kuffner-Sternwarte