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Astronomie : Zeugen einer Planetengeburt

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Die Staubscheibe um den jungen Stern AB Aurigae, aufgenommen mit dem Very Large Telescope. Nahe der Bildmitte, in sehr hellem Gelb, liegt der von den Wissenschaftler entdeckte „Kokon“, in dem sich möglicherweise ein Planet bildet. Der Stern selbst ist in der Bildmitte nicht zu sehen, da er für diese Aufnahme ausgeblendet wurde. Bild: AFP, ESO

Beobachtungen mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte Eso haben Anzeichen für die Entstehung eines Planeten ergeben. Die Geburtsstätte ist die dichte Staub- und Gasscheibe um den jungen Stern „AB Aurigae“.

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          Bei dem 520 Lichtjahre entfernten Stern AB Aurigae im Sternbild Fuhrmann bildet sich sehr wahrscheinlich derzeit ein Planet – und das praktisch vor den Augen der Astronomen. Darauf deutet eine Spirale aus Gas und Staub um AB Aurigae hin, die mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile abgelichtet wurde. In den Aufnahmen haben Forscher um Anthony Boccaletti vom Observatorium Paris eine markante Massenverdichtung ausgemacht, in deren Zentrum sich möglicherweise gerade ein Planet formt.

          AB Aurigae ist rund eine Million Jahre alt und damit also sehr jung im Vergleich zum etwa fünf Milliarden Jahre alten Zentralgestirn unseres Sonnensystems. Der Fund, über den Boccaletti und seine Kollegen in der Zeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ berichten, bestätigt die Auffassung, dass sich Planeten bereits früh um junge Sterne bilden und erlaubt es den Astronomen, den Prozess der Planetenentstehung besser zu verstehen.

          Die im Dezember 2019 und Januar 2020 gewonnenen Bilder haben Begeisterung unter Astronomen ausgelöst. Nie zuvor war es gelungen, die Gas- und Staubscheibe eines jungen Sterns derart detailliert abzulichten. Boccaletti und seine Kollegen nutzen für die Aufnahmen das seit 2014 am VLT installierte Instrument „Sphere“ (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research), ein zur Erforschung von Planetensystemen ferner Sterne entwickeltes Gerät. Ohne Sphere wäre das Vorhaben, die Gasscheibe um einen mehrere hundert Lichtjahre entfernten Stern von einem Observatorium auf dem Erdboden aus zu fotografieren, noch vor wenigen Jahren aussichtslos gewesen.

          AB Aurigae-System: Das Bild rechts ist eine vergrößerte Version des Bereichs, der durch ein rotes Quadrat in dem Bild links angezeigt wird. Es zeigt den inneren Bereich der Scheibe, einschließlich der Stelle an der sich offenbar ein Planet bildet.

          Denn einerseits überstrahlt das Licht des Sterns Planeten und andere Objekte in seiner Nähe praktisch völlig. Andererseits flimmert die irdische Lufthülle so stark, dass die mit irdischen Observatorien gewonnenen Bilder nicht die erforderliche Detailschärfe hätten. Sphere löst diese Schwierigkeiten auf drei Weisen. Das Flimmern der Erdatmosphäre wird zunächst durch eine „adaptive Optik“ ausgeschaltet, bei der ein biegsamer Spiegel so verformt wird, dass er die Verzerrungen der Luft in Echtzeit ausgleicht. Das Ergebnis ist eine Bildschärfe, wie sie sonst nur von Weltraumteleskopen erreicht wird. Anschließend wird das direkte Sternlicht durch eine Blende geblockt. Weil auch das Restlicht des Sterns noch zu hell wäre, verwendet Sphere schließlich eine Art umgekehrte Polarisationsbrille: Diese lässt nur Licht passieren, das an der Staubscheibe oder an eventuell vorhandenen Planeten reflektiert worden ist.

          Befund mit Vorsicht zu genießen

          Im polarisierten Licht fanden die Forscher zwei auffällige Spiralarme in der AB Aurigae umgebenden Staubscheibe. Die erwähnte Massenverdichtung befindet sich in einem dieser Arme. Sie ist rund dreißig Mal so weit von seinem Stern entfernt wie die Erde von der Sonne. Zwei kleinere Spiralarme ragen aus der Verdichtung heraus, wie man es für eine Wolke erwarten würde, die unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabiert. Die Astronomen halten die Wolke deshalb für eine Art Staubkokon, in dem sich ein fester Planet formt. Die Masse dieses neugeborenen Himmelskörpers schätzen die Astronomen auf die vier- bis dreizehnfache Masse von Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems.

          Bereits vor vier Jahren hatte man auf Bildern des Radioteleskops Alma erste Hinweise auf die Spiralarme und mögliche Kokons gefunden, doch erst mit dem Spektrometer Sphere ist es gelungen, diese Verdichtungen auch im optisch sichtbaren Spektralbereich zu beobachten. Seit den Alma-Beobachtungen hat sich der Staubkokon zudem genau so weiterbewegt, wie man es von einem Objekt erwarten würde, das sich in einem Orbit um AB Aurigae befindet. Die große Entfernung des Sterns bedeutet natürlich, dass die Astronomen auf der Erde die Entwicklungen mit einer zeitlichen Verzögerung von 520 Jahren sehen. Boccaletti und seine Kollegen haben noch eine weitere Verdichtung in einem größeren Abstand von AB Aurigae ausgemacht, bei der es sich möglicherweise ebenfalls um einen Planetenkokon handelt. Um diese Entdeckung zu bestätigen, werden allerdings weitere Beobachtungen nötig sein.

          Die Vorsicht ist berechtigt: Erst kürzlich hatte eine andere Forschergruppe von der überraschenden „Auflösung“ eines vermeintlichen – und in diesem Falle sogar ausgewachsenen – Planeten berichtet. Der „Fomalhaut b“ genannte Himmelkörper stellte sich nach mehreren Jahren der Beobachtung als Staubwolke heraus, die vermutlich bei der Kollision zweier Asteroiden entstanden war.

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