So nah kamen Astronomen der Geburt eines Planetensystems noch selten
Ein junger Stern, zwei Gasriesen, viele Lücken im Staub: WISPIT 2 liefert neue Hinweise auf die frühe Entstehung von Planetensystemen.
Zwei junge Planeten in einer Staubscheibe: WISPIT 2 zeigt, wie ein Planetensystem in seiner frühen Phase Form annimmt.
Foto: ESO/C. Lawlor, R. F. van Capelleveen et al., Creative Commons Lizenz CC BY 4.0
Wie sah unser Sonnensystem aus, als Jupiter und Saturn noch nicht fertig waren? Ganz beantworten lässt sich das natürlich nicht. Doch ein junges Sternsystem namens WISPIT 2 liefert jetzt einen ungewöhnlich direkten Blick in genau diese Phase. Dort haben Forschende zwei Gasriesen in einer Staub- und Gasscheibe nachgewiesen – also in jener Umgebung, in der Planeten entstehen. Das ist selten.
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Blick auf WISPIT 2
WISPIT 2 ist ein junger, sonnenähnlicher Stern. Um ihn herum liegt eine große Scheibe aus Gas und Staub. Diese Scheibe ist nicht gleichmäßig, sondern von Ringen und Lücken durchzogen. Solche Strukturen gelten schon lange als Hinweis darauf, dass dort Planeten wachsen. Nur: Zwischen einem Hinweis und einem direkten Nachweis liegt in der Astronomie oft ein großer Unterschied. Das Licht des Sterns blendet. Der Staub stört. Und junge Planeten sind in dieser frühen Phase nur schwer sauber zu erkennen.
Genau deshalb ist WISPIT 2 mehr als nur ein weiterer Exoplanetenfund. Nach PDS 70 ist es erst das zweite bekannte System, in dem gleich zwei Planeten direkt in einer planetenbildenden Scheibe beobachtet wurden. Das allein macht den Fall schon besonders. Noch interessanter wird er durch den Aufbau der Scheibe selbst. Denn WISPIT 2 zeigt mehrere markante Ringe und Lücken – und damit Spuren eines Systems, das offenbar noch mitten in seiner Entstehung steckt.
„WISPIT 2 bietet den besten Einblick in unsere eigene Vergangenheit, den wir bisher haben“, sagt Chloe Lawlor, Hauptautorin der Studie.
Zwei junge Gasriesen ziehen ihre Bahnen
Der erste Planet in diesem System war bereits bekannt. WISPIT 2b wurde schon in einer früheren Studie beschrieben. Er besitzt etwa 4,9 Jupitermassen und kreist in rund 57 astronomischen Einheiten Entfernung um seinen Stern. Zum Vergleich: Eine astronomische Einheit entspricht ungefähr dem mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne. Der Planet zieht also sehr weit außen seine Bahn.
Neu bestätigt wurde nun WISPIT 2c. Dieser zweite Planet sitzt deutlich näher am Zentralstern, in etwa 14 astronomischen Einheiten Abstand. Nach Auswertung der aktuellen Messungen dürfte er ungefähr 8 bis 12 Jupitermassen haben. Damit wäre er etwa doppelt so massereich wie WISPIT 2b. Die Daten sprechen klar dafür, dass es sich um einen jungen Gasriesen handelt. Interessant ist nicht nur, dass beide Planeten da sind.
Spannend ist auch, wo sie sitzen. Beide erscheinen in klaren Lücken der Scheibe. Solche Lücken entstehen, wenn ein junger Planet Material in seiner Umgebung an sich bindet, umlenkt oder aus seinem Bahnbereich verdrängt. Anders gesagt: Die Planeten wachsen nicht einfach still vor sich hin. Sie formen ihre Umgebung bereits mit.
Warum WISPIT 2 für die Forschung so wertvoll ist
In der Exoplanetenforschung kennt man inzwischen Tausende Welten. Die meisten davon lassen sich aber nur indirekt nachweisen, etwa über kleine Helligkeitsschwankungen oder minimale Bewegungen ihres Sterns. WISPIT 2 zeigt etwas anderes. Hier sehen Forschende nicht nur ein fertiges Ergebnis, sondern ein System in einer frühen Bauphase.
Genau das macht den Fall so wertvoll. Denn so lässt sich besser untersuchen, wie junge Planeten ihre Scheibe beeinflussen, wie sich Ringe und Lücken bilden und wie sich aus einer zunächst chaotischen Staub- und Gasstruktur am Ende ein geordnetes Planetensystem entwickelt.
Die Forschenden vergleichen WISPIT 2 deshalb mit PDS 70. Auch dort wurden zwei entstehende Planeten direkt beobachtet. Doch WISPIT 2 ist nicht einfach eine Kopie. Die Scheibe ist stärker gegliedert und weiter ausgedehnt. Das könnte bedeuten, dass sich dort noch mehr verbirgt – oder dass das System eine andere Entwicklungsphase zeigt. Beides wäre für die Forschung interessant.
„WISPIT 2 bietet uns ein entscheidendes Labor, um nicht nur die Entstehung eines einzelnen Planeten, sondern eines gesamten Planetensystems zu beobachten“, sagt Christian Ginski, Mitautor der Studie.
Der Nachweis gelang nur mit neuer Beobachtungstechnik
Dass WISPIT 2c jetzt bestätigt werden konnte, liegt vor allem an der eingesetzten Technik. Das Team kombinierte Beobachtungen mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte und mit GRAVITY+ am Very Large Telescope Interferometer. Diese Instrumente sind darauf ausgelegt, sehr lichtschwache Objekte in unmittelbarer Nähe heller Sterne sichtbar zu machen. Genau das war hier nötig, weil WISPIT 2c seinem Stern viel näher steht als der bereits bekannte äußere Planet.
Besonders wichtig war dabei GRAVITY+. Im Infrarot-Spektrum von WISPIT 2c fand das Team eine deutliche Kohlenmonoxid-Signatur bei 2,3 Mikrometern. Dazu kamen Positionsmessungen, die zeigen, dass das Objekt kein zufälliger Hintergrundstern ist. Beides zusammen macht den Nachweis belastbar. Der Planet ist also nicht nur ein heller Fleck im Bild, sondern astrophysikalisch überzeugend als junger Begleiter eingeordnet.
„Entscheidend war, dass wir in unserer Studie das kürzlich erfolgte Upgrade von GRAVITY+ nutzten; ohne dieses hätten wir den Planeten so nah an seinem Stern nicht so eindeutig nachweisen können“, sagt Guillaume Bourdarot, Mitautor der Studie.
Steckt in der Scheibe noch mehr?
Ganz abgeschlossen ist die Geschichte damit wohl noch nicht. Neben den beiden Bereichen, in denen WISPIT 2b und WISPIT 2c sitzen, zeigt die Scheibe noch mindestens eine weitere kleinere Lücke. Das Forschungsteam vermutet deshalb, dass sich dort ein dritter Planet verbergen könnte. Vielleicht ein Objekt eher in der Größenordnung des Saturn. Belegt ist das bislang aber nicht. Dafür braucht es neue Beobachtungen.
Genau an dieser Stelle lohnt sich Zurückhaltung. Die neue Studie bestätigt zwei junge Planeten. Alles darüber hinaus ist im Moment eine plausible Deutung, aber noch kein Befund. Das schmälert den Wert der Entdeckung allerdings nicht. Im Gegenteil: Gerade die Mischung aus gesichertem Nachweis und offenen Fragen macht WISPIT 2 zu einem so spannenden Ziel für die nächsten Jahre.
„Diese Strukturen deuten darauf hin, dass sich derzeit weitere Planeten bilden, die wir irgendwann entdecken werden“, sagt Lawlor.
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