Wissenschaftler haben einen riesigen Planeten mit etwa der neunfachen Masse des Jupiters in einem bemerkenswert frühen Entstehungsstadium beobachtet – sie beschreiben ihn als noch im Mutterleib – in einer Entdeckung, die das derzeitige Verständnis der Planetenentstehung in Frage stellt.
Die Forscher verwendeten das Subaru-Teleskop in der Nähe des Gipfels eines inaktiven hawaiianischen Vulkans und das umlaufende Hubble-Weltraumteleskop, um den Planeten AB Aurigae b zu entdecken und zu untersuchen, einen Gasriesen, der ungewöhnlich weit von seinem jungen Wirtsstern umkreist. Gasriesen sind Planeten, wie die größten unseres Sonnensystems, Jupiter und Saturn, die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen, wobei wirbelnde Gase einen kleineren festen Kern umgeben.
„Wir glauben, dass es noch sehr früh in seinem ‚Geburtsprozess‘ ist“, sagte die Astrophysikerin Thayne Currie vom Subaru-Teleskop und dem Nasa-Ames-Forschungszentrum, Hauptautorin der am Montag in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Studie. „Beweise deuten darauf hin, dass dies das früheste Entstehungsstadium ist, das jemals für einen Gasriesen beobachtet wurde.“
Es ist in eine ausgedehnte Scheibe aus Gas und Staub eingebettet, die das planetenbildende Material trägt und einen Stern namens AB Aurigae umgibt. Es liegt 508 Lichtjahre von der Erde entfernt. Dieser Star hatte einen flüchtigen Moment des Ruhms, als sein Bild in einer Szene des Films Don’t Look Up aus dem Jahr 2021 auftauchte.
Etwa 5.000 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems oder Exoplaneten wurden identifiziert. Dieser gehört zu den größten. Er nähert sich der maximalen Größe, um als Planet und nicht als Brauner Zwerg, ein Körper zwischen Planet und Stern, klassifiziert zu werden. Es wird durch hineinfallendes Gas und Staub erhitzt.
Planeten im Entstehungsprozess – sogenannte Protoplaneten – wurden bisher nur um einen anderen Stern herum beobachtet.
Fast alle bekannten Exoplaneten umkreisen ihre Sterne innerhalb der Entfernung, die unsere Sonne von ihrem am weitesten entfernten Planeten Neptun trennt. Aber dieser Planet umkreist dreimal so weit wie Neptun von der Sonne und 93-mal so weit wie die Erde von der Sonne entfernt.
Seine Geburt scheint einem anderen Prozess zu folgen als das Standardmodell der Planetenentstehung.
„Die herkömmliche Denkweise ist, dass die meisten – wenn nicht alle – Planeten durch langsame Akkretion von Feststoffen auf einem felsigen Kern entstehen und dass Gasriesen diese Phase durchlaufen, bevor der feste Kern massiv genug ist, um mit der Akkretion von Gas zu beginnen“, sagte Astronom und Studienkollege -Autor Olivier Guyon vom Subaru-Teleskop und der University of Arizona.
In diesem Szenario wachsen Protoplaneten, die in die Scheibe eingebettet sind, die einen jungen Stern umgibt, allmählich aus staub- bis steingroßen Festkörpern heraus und beginnen, wenn dieser Kern das Mehrfache der Erdmasse erreicht, Gas aus der Scheibe anzusammeln.
„Dieser Prozess kann keine Riesenplaneten in großer Umlaufbahnentfernung bilden, daher fordert diese Entdeckung unser Verständnis der Planetenentstehung heraus“, sagte Guyon.
Stattdessen glauben die Forscher, dass sich AB Aurigae b in einem Szenario bildet, in dem die Scheibe um den Stern abkühlt und die Schwerkraft dazu führt, dass sie in einen oder mehrere massive Klumpen zersplittert, die sich zu Planeten formen.
„Es gibt mehr als eine Art, ein Ei zu kochen“, sagte Currie. „Und anscheinend kann es mehr als einen Weg geben, einen jupiterähnlichen Planeten zu bilden.“
Der Stern AB Aurigae ist etwa 2,4-mal massereicher als unsere Sonne und fast 60-mal heller. Es ist etwa 2 Millionen Jahre alt – ein Säugling nach Sternenstandards – verglichen mit etwa 4,5 Milliarden Jahren für unsere Sonne mittleren Alters. Auch die Sonne war früh in ihrem Leben von einer Scheibe umgeben, aus der die Erde und die anderen Planeten hervorgingen.
„Neue astronomische Beobachtungen stellen unsere aktuellen Theorien ständig in Frage und verbessern letztendlich unser Verständnis des Universums“, sagte Guyon. „Die Planetenentstehung ist sehr komplex und chaotisch, mit vielen Überraschungen, die noch bevorstehen.“