Direktaufnahme eines jungen Planeten-Paars

Astronomen haben zwei Exoplaneten direkt abgebildet, die durch Aufsammeln von Material eine große Lücke in einer Planetenscheibe hinterließen die einen jungen Stern umgibt. Während schon mehr als ein Dutzend Exoplaneten direkt abgebildet wurden, ist dies erst das zweite Multi-Planeten-System das fotografiert wurde. (Das erste war ein Vier-Planeten-System, das den Stern HR 8799 umkreist.) Im Gegensatz zu HR 8799 wachsen die Planeten in diesem System jedoch immer noch, indem sie Material aus der Scheibe aufsammeln.

„Dies ist die erste eindeutige Entdeckung eines Zwei-Planeten-Systems, das eine Lücke in die Scheibe schneidet“, sagte Julien Girard vom Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.

Der Mutterstern, bekannt als PDS 70, ist 370 Lichtjahre von der Erde entfernt. Der junge sechs Millionen Jahre alte Stern ist etwas kleiner und masseärmer als unsere Sonne und nimmt immer noch Gas auf. Er ist von einer Gas- und Staubscheibe umgeben, die eine große Lücke von etwa 3 bis 6 Milliarden Kilometer aufweist.

PDS 70 b, der innerste bekannte Planet, befindet sich in dieser Lücke in einer Entfernung von ungefähr 3,2 Milliarden Kilometer von seinem Stern. Dies entspricht der Umlaufbahn von Uranus in unserem Sonnensystem. Das Team schätzt, dass der Planet 4 bis 17 Mal so schwer wie Jupiter ist. Er wurde erstmals im Jahr 2018 entdeckt.

PDS 70 c, der neu entdeckte Planet, befindet sich nahe dem äußeren Rand der Scheibenlücke, etwa 5,3 Milliarden Kilometer vom Stern entfernt, ähnlich wie die Entfernung Neptuns von unserer Sonne. Er soll weniger massereich sein wie Planet b, etwa 1 bis 10 Mal so schwer wie Jupiter. Die beiden Planetenbahnen befinden sich in der Nähe einer 2:1 Resonanz, was bedeutet, dass der innere Planet den Stern zweimal in der gleichen Zeit umkreist, die der äußere Planet für einen Umlauf benötigt.

Die Entdeckung dieser beiden Planeten ist bedeutsam, da sie einen direkten Beweise dafür liefert, dass die Bildung von Planeten genug Material aus einer protoplanetaren Scheibe herausholen kann, um eine beobachtbare Lücke zu hinterlassen.

„Mit Anlagen wie ALMA, Hubble oder großen bodengestützten optischen Teleskopen mit adaptiver Optik, sehen wir überall Scheiben mit Ringen und Spalten. Die offene Frage war, ob es dort Planeten gibt. In diesem Fall lautet die Antwort Ja“, sagte Girard.

Das Team entdeckte PDS 70 c vom Boden aus mit dem MUSE-Spektrographen des Very Large Telescopes (VLT) der ESO. Ihre neue Technik beruht auf der Kombination der hohen räumlichen Auflösung des mit vier Lasern ausgestatteten 8-Meter-Teleskops und der mittleren spektralen Auflösung des Instruments MUSE, mit dem es möglich ist, das vom Wasserstoff emittierte Licht „einzufangen“, was ein Zeichen für eine Gasansammlung ist.

„Dieser neue Beobachtungsmodus wurde entwickelt, um Galaxien und Sternhaufen mit höherer räumlicher Auflösung zu untersuchen. Dieser neue Modus eignet sich jedoch auch für die Exoplaneten-Bildgebung, die nicht die ursprüngliche treibende Kraft für das MUSE-Instrument war,” sagte Sebastiaan Haffert vom Observatorium in Leiden und Hauptautor des Artikels. "Wir waren sehr überrascht, als wir den zweiten Planeten fanden,” fügte Haffert hinzu.

→ Two accreting protoplanets around the young star PDS 70