ALMA liefert neue Einblicke in die Planetenentstehung

Santiago (Chilie) – Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array hat ein internationales Astronomenteam erstmals direkt beobachten können, wie ausgedehnte Gasströme eine Lücke in der Materiescheibe um einen jungen Stern überbrücken. Theoretisch hatte man solche Gasbewegungen bereits vorhergesagt, denn sie könnten Riesenplaneten – die sich gerade um den Stern entwickeln – sowie auch das Zentralgestirn mit weiterem Baumaterial versorgen. Durch die neuen Beobachtungen lassen sich diese Theorien zur Planetenentstehung nun überprüfen.

Die Staubscheibe um den 450 Lichtjahre von der Erde entfernten Stern HD 142527 gliedert sich in einen inneren und einen äußeren Bereich, getrennt durch eine scheinbar leere Region. Ursache für die riesige Lücke sind vermutlich junge Gasplaneten, die das Material auf ihren Bahnen um den Zentralstern allmählich aufsammelten und dadurch anwuchsen. Simon Casassus von der Universidad de Chile in Santiago und seine Kollegen beobachteten das System nun bei Submillimeterwellenlängen und entdeckten dabei zwei Gasströme, die aus dem Außenbereich der Scheibe über die Lücke hinweg in die inneren Regionen fließen. „Astronomen hatten berechnet, dass es solche Gasströme geben müsste, aber wir waren die ersten, die sie auch wirklich direkt beobachten konnten”, erläutert Casassus.

Demnach könnten die Gasplaneten durch das aus den äußeren Bezirken anströmende Gas weiter an Masse gewinnen. Ein Teil des Gases strömt allerdings an ihnen vorbei und in den inneren Bereich der Scheibe, erläutern die Forscher. Diese Beobachtung könnte ein weiteres Rätsel lösen: Da sich der Stern selbst noch in der Entstehungsphase befindet und stetig Gas aus dem inneren Teil der Scheibe abzieht, müsste sich diese schon längst aufgelöst haben und das Sternwachstum zum Erliegen gekommen sein. Die nun beobachteten Gasströme würden jedoch ausreichen, rechnen Casassus und sein Team vor, um den Verlust auszugleichen und so stetig für Materienachschub zu sorgen.

Staub- und Gasscheibe um HD 142527

Zudem wiesen die Forscher erstmals nach, das in dem Zwischenraum noch diffuses Gas verblieben war. „Lange haben Astronomen nach diesem Gas gesucht, aber bisher gab es nur indirekte Hinweise auf seine Existenz. Mit ALMA können wir es nun direkt sehen“, ergänzt Koautor Gerrit van der Plas von der Universidad de Chile. Das übriggebliebene Gas sei ein weiterer Hinweis darauf, dass die Ströme von Gasriesen verursacht werden und nicht von noch größeren Objekten, wie beispielsweise Begleitsternen, so die Gruppe. Denn diese hätten sämtliche Gasreste abräumen sollen.

Die Planeten selbst konnte das Wissenschaftlerteam allerdings nicht direkt beobachten. „Wir haben mit den modernsten Infrarotinstrumenten an anderen Teleskopen nach den Planeten gesucht. Wir vermuten jedoch, dass sie sehr tief in den nahezu undurchsichtigen Gasströmen verborgen sind. Die Chancen, sie direkt beobachten zu können, sind daher vermutlich sehr klein”, erklärt Casassus. Durch genauere Analysen der Gasströme und des diffusen Gases möchten die Astronomen aber dennoch mehr über die Planeten herausfinden.

ALMA befindet sich derzeit noch im Aufbau und hat seine volle Leistungsfähigkeit noch nicht erreicht. Mit schließlich 66 einzelnen Antennen wird der Teleskopverbund in der chilenischen Atacamawüste ein noch größeres Auflösungsvermögen besitzen. Neue Beobachtungen der Gasströme ermöglichen es den Forschern dann vielleicht, die genauen Eigenschaften der Planeten, wie zum Beispiel ihre Massen, zu bestimmen. Die Beobachtungen bei Submillimeterwellenlängen werden außerdem nicht wie im Infraroten oder im sichtbaren Licht durch das helle Leuchten des Sterns beeinträchtigt.