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Exoplaneten: Blick in eine wilde Planetenkinderstube

In der Umgebung eines veränderlichen Sterns im Sternbild Einhorn entstehen offenbar massereiche Planeten. Sie bilden sich vermutlich ähnlich wie Sterne durch den direkten Kollaps von Gas- und Staubwolken unter ihrer eigenen Schwerkraft.
Kleine M-Sterne überraschen mit Gasriesen

Mit dem Very Large Telescope VLT und dem Radioteleskopverbund ALMA der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile gelangen interessante Einblicke in das Geschehen um den veränderlichen Stern V960 Monocerotis (V960 Mon) im Sternbild Einhorn (Monoceros). Die Aufnahmen beider Instrumente zeigen das unmittelbare Umfeld des etwa 5000 Lichtjahre von uns entfernten, sehr jungen Sterns, der von einer dichten Akkretionsscheibe aus Gas und Staub umgeben ist. In dieser befinden sich große Spiralarme, die länger sind als die Ausdehnung unseres Sonnensystems. Die Messungen weisen darauf hin, dass sich in diesen wohl gerade jupiterähnliche Gasriesen bilden.

Spiralarme um V960 Monocerotis | Mit dem Spektrografen SPHERE am Very Large Telescope und dem Radioteleskopverbund ALMA, beide in Chile, gelangen diese Einblicke in die Scheibe um den veränderlichen Stern V960 Mon. Die VLT-Daten erscheinen gelblich, die ALMA-Messungen blau. In der Scheibe zeigen sich ausgeprägte Spiralarme, in den helleren Klumpen könnten sich derzeit Gasplaneten ähnlich Jupiter bilden.

Sie entstehen im Fall von V960 Mon durch den direkten Kollaps von Partien der Staubscheibe beziehungsweise der Spiralarme, das heißt, diese Bereiche fallen unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft zusammen und bilden einen Protoplaneten. Sie zeigen sich in den ALMA-Daten als hellere Klumpen. ALMA kann im Bereich der Millimeterwellen tiefer in die Strukturen um V960 Mon hineinblicken, als es mit dem VLT im Infraroten möglich ist. Das ist das erste Mal, dass sich direkte Hinweise auf diesen Vorgang beobachten lassen, wie die Arbeitsgruppe um Philipp Weber von der Universidad de Santiago de Chile mitteilte. Der direkte Kollaps von Teilen einer stellaren Scheibe ist eines der beiden Szenarien, durch die sich große, massereiche Planeten bilden können.

Im zweiten, schon mehrmals beobachteten Szenario geht man davon aus, dass sich zunächst ein kleiner Protoplanet aus den festen Anteilen in der stellaren Scheibe bildet. Überschreitet er dann schließlich eine kritische Masse von etwa dem Zehnfachen der Erde, so zieht der werdende Gasriese alles Material, sowohl Staub und feste Gesteinsbrocken als auch Gas, an und wächst dadurch rasant zu seiner endgültigen Masse und Größe.

Im Jahr 2014 war V960 Mon dadurch aufgefallen, dass er seine Helligkeit schlagartig auf das 20-Fache seiner üblichen Leuchtkraft erhöht hatte. Daraufhin wurde er mit dem Präzisionsspektrografen SPHERE, dem Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch, im Detail untersucht. Dabei zeigte sich die komplexe Struktur der Scheibe um den Veränderlichen, der zur Klasse der FU Orionis-Sterne gehört. Dies sind sehr junge Sterne, die sich noch nicht zu einem Objekt auf der Hauptreihe des Hertzsprung-Russell-Diagramms entwickelt haben. Sie sind für starke Veränderungen sowohl in ihrer Leuchtkraft als auch in ihrem Spektraltyp bekannt. Die Sterne sind nach ihrem Prototyp FU Orionis im Sternbild Orion benannt. Die Ursache ihrer Helligkeitsausbrüche sind der plötzliche Übertritt größerer Materiemengen aus der den Jungstern umgebenden Scheibe, wodurch sich der Stern stark aufheizt.

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