Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (VLT) der ESO (European Southern Observatory) haben deutliche Anzeichen für die Entstehung eines Planetensystems ergeben. Um den jungen Stern AB Aurigae herum liegt eine dichte Scheibe aus Staub und Gas, in der Astronomen eine markante Spiralstruktur mit einem "Knick" entdeckt haben, der den Ort markiert, an dem sich möglicherweise ein Planet bildet. Das beobachtete Merkmal könnte der erste direkte Beweis für die Entstehung eines Babyplaneten sein.

„Tausende von Exoplaneten wurden bisher identifiziert, aber es ist wenig darüber bekannt, wie sie sich bilden“, sagt Anthony Boccaletti, der die Studie des Observatoire de Paris, Universität PSL, Frankreich, leitete. Astronomen wissen, dass Planeten in staubigen Scheiben geboren werden, die junge Sterne umgeben, wenn kaltes Gas und Staub zusammenklumpen, so wie AB Aurigae. Die neuen Beobachtungen mit dem VLT der ESO, die in Astronomy & Astrophysics veröffentlicht wurden, liefern entscheidende Hinweise, die den Wissenschaftlern helfen, diesen Prozess besser zu verstehen.

„Wir müssen sehr junge Systeme beobachten, um den Moment zu erfassen, in dem sich Planeten bilden“, sagt Boccaletti. Doch bisher waren die Astronomen nicht in der Lage, ausreichend scharfe und tiefe Bilder dieser jungen Scheiben aufzunehmen, um den „Knick“ zu finden, der die Stelle markiert, an der ein Babyplanet entstehen könnte.

Die neuen Bilder zeigen eine beeindruckende Spirale aus Staub und Gas um AB Aurigae, die sich 520 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Auriga (Fuhrmann) befindet. Spiralen dieser Art signalisieren die Existenz von Baby-Planeten, die das Gas „anschubsen“ und dabei „Störungen in der Scheibe in Form einer Welle erzeugen, ähnlich dem Kielwasser eines Bootes auf einem See“, erklärt Emmanuel Di Folco vom Astrophysik-Laboratorium von Bordeaux (LAB), Frankreich, der ebenfalls an der Studie teilgenommen hat. Während sich der Planet um den Zentralstern dreht, wird diese Welle zu einem Spiralarm geformt. Die sehr helle, gelbe „Knick-Zone“ in der Nähe des Zentrums der neuen Aufnahme von AB Aurigae, ungefähr so weit vom Stern entfernt wie Neptun von der Sonne, ist einer dieser Störherde, an denen nach Ansicht des Teams ein Planet entsteht.

Beobachtungen des AB Aurigae-Systems, die vor einigen Jahren mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO beteiligt ist, durchgeführt wurden, lieferten erste Hinweise auf die fortschreitende Planetenbildung im Umfeld des Sterns. In den ALMA-Bildern entdeckten die Wissenschaftler zwei Spiralarme aus Gas in der Nähe des Sterns, die im inneren Bereich der Scheibe liegen. Dann, 2019 und Anfang 2020, machten sich Boccaletti und ein Team von Astronomen aus Frankreich, Taiwan, den USA und Belgien auf den Weg, um ein klareres Bild zu erhalten, indem sie das Instrument SPHERE am VLT der ESO in Chile in Richtung des Sterns ausrichteten. Die SPHERE-Bilder sind die bisher tiefsten Bilder des AB-Aurigae-Systems.

Mit dem leistungsstarken Bildgebungssystem von SPHERE konnten die Astronomen das schwächere Licht von kleinen Staubkörnern und Emissionen sehen, die von der inneren Scheibe ausgehen. Sie bestätigten das Auftreten der Spiralarme, die zuerst von ALMA entdeckt wurden, und entdeckten auch ein weiteres bemerkenswertes Merkmal, einen „Knick“, der auf die laufende Entstehung von Planeten in der Scheibe hinweist. „Dieser Vorgang wird von einigen theoretischen Modellen zur Planetenentstehung erwartet“, sagt Co-Autorin Anne Dutrey, ebenfalls am LAB tätig. „Er stellt die Verbindung zweier Spiralen dar. Eine Spirale windet sich von der Umlaufbahn des Planeten nach innen, die andere dehnt sich nach außen aus und verbindet sich am Ort des Planeten. Sie sorgen dafür, dass sich Gas und Staub von der Scheibe auf dem sich bildenden Planeten ansammeln und ihn wachsen lassen.“

Die ESO baut das 39-Meter-Teleskop „Extremely Large Telescope“, das sich auf die bahnbrechenden Arbeiten von ALMA und SPHERE zur Untersuchung extrasolarer Welten stützen wird. Wie Boccaletti erklärt, wird dieses leistungsstarke Teleskop es den Astronomen ermöglichen, noch detailliertere Ansichten von Planeten zu erhalten, die sich im Entstehen befinden. „Wir sollten in der Lage sein, direkt und genauer zu sehen, wie die Dynamik des Gases zur Entstehung von Planeten beiträgt“, folgert er.

https://www.eso.org/public/germany/news/eso2008/?lang