Wissenschaftler haben noch nie die überwiegende Mehrheit der 4.000 Exoplaneten oder Planeten, die andere Sterne als unsere umkreisen, gesehen, die in den letzten drei Jahrzehnten entdeckt wurden. Stattdessen wird die Existenz der Planeten aus indirekten Beobachtungen berechnet, z. B. der Messung von Helligkeitsänderungen der Wirtssterne oder der Verfolgung kleiner Wackelbewegungen, die durch das Schwerkraftziehen der sie umkreisenden Körper verursacht werden. In einigen wenigen Fällen ist es Forschern jedoch gelungen, ein Bild eines Exoplaneten aufzunehmen.
Die neueste Aufnahme in der Zeitschrift Nature Astronomy ist besonders einzigartig. Sie zeigt zwei neugeborene Planeten, die um einen jungen Stern namens PDS 70 wirbeln, der sich etwa 370 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.
Laut Mike Wall von Space.com ist dies das zweite Mal, dass Forscher ein Multiplanetensystem abbilden. PDS 70 ist etwas weniger massereich als unsere Sonne und viel jünger, nur 6 Millionen Jahre alt. Aufgrund seines jungen Alters ist es immer noch von einem Heiligenschein aus Gas und Staub umgeben. Vor Milliarden von Jahren war auch unser eigenes Sonnensystem von einer ähnlichen Gas- und Staubscheibe umgeben, die schließlich von jungen Planeten aufgerissen wurde, als sie sich bildeten.
Um PDS 70 herum ist dieser Prozess noch nicht abgeschlossen - und genau dieses Bild hat das 3D-MUSE-Spektrographeninstrument auf dem Very Large Telescope des European Southern Observatory aufgenommen. Zwei Planeten, PDS 70b und PDS 70c, umkreisen den Stern, saugen Material auf und erzeugen eine Lücke in der Akkretionsscheibe, die zwischen 1, 9 und 3, 8 Milliarden Meilen breit ist. PDS 70b wurde 2018 entdeckt, als es den inneren Rand der Lücke umkreiste, etwa 2 Milliarden Meilen von seinem Wirtsstern oder die Entfernung von Uranus zur Sonne. Es wird geschätzt, dass es 4 bis 17 mal so groß wie Jupiter ist. PDS 70c wurde in jüngerer Zeit in einer Umlaufbahn von etwa 3, 3 Milliarden Meilen von PDS 70 oder ungefähr der Umlaufbahn von Neptun entdeckt. Es wird angenommen, dass es ungefähr 10-mal so groß wie Jupiter ist.
Bild von PDS 70b und PDS 70c (ESO und S. Haffert (Leiden Observatory)) "Dies ist die erste eindeutige Entdeckung eines Zwei-Planeten-Systems, das eine Scheibenlücke schnitzt", heißt es in einer Pressemitteilung von Co-Autor Julien Girard vom Space Telescope Science Institute in Baltimore, Maryland.
Die Technik, die die kleinen Babywelten entdeckte, war nicht dazu gedacht, Planeten aufzuspüren. Stattdessen wurde der Beobachtungsmodus kalibriert, um Wasserstoffgas zu finden. Dazu suchte das Very Large Telescope das von Wasserstoff ausgehende Licht ab, das ein Zeichen für Trümmerscheiben und Gaswolken 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 Bildgebung von Exoplaneten “, so der Hauptautor Sebastiaan Haffert vom Leiden Observatory in der Pressemitteilung.
Girard sagt, dass der Befund die Art und Weise verändern könnte, wie Astronomen das, was sie sehen, interpretieren. Andere Teleskope könnten solche Lücken auch regelmäßig in Akkretionsscheiben finden, ohne Planeten darin zu sehen. „Die offene Frage war: Gibt es dort Planeten? In diesem Fall lautet die Antwort ja “, sagt Girard.
Um zu bestimmen, ob all diese Lücken um andere Sterne von Planeten gebildet werden, sind jedoch weitaus mehr Beobachtungen erforderlich. Glücklicherweise steht die Wissenschaft kurz davor, genau das zu tun.
Wenn das James Webb-Weltraumteleskop, das nach vielen Verzögerungen Anfang 2021 starten soll, in den Himmel blickt, sollte es in der Lage sein, Exoplaneten mit einem Instrument, das als Koronagraph bezeichnet wird, direkt abzubilden. Andere geplante oder im Bau befindliche Teleskope der nächsten Generation, darunter das Riesen-Magellan-Teleskop, das Dreißig-Meter-Teleskop und das europäische Extrem-Groß-Teleskop, werden es uns in naher Zukunft auch ermöglichen, die Tausenden von Exoplaneten in unserer Galaxie ein wenig klarer zu sehen.
