Planeten beeinflussen Struktur der protoplanetaren Scheibe

Die Entstehung von Planetensystemen um junge Sterne verläuft schneller und komplexer als bislang angenommen. Das zeigen Beobachtungen eines internationalen Forscherteams mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte in Chile. Die Gas- und Staubscheiben um drei junge Sterne zeigen Ringe, Spiralarme und Schatten, die sich teilweise innerhalb von Monaten verändern. Junge Planeten beeinflussen offenbar die Struktur der protoplanetaren Scheibe, in der sie entstehen, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Astronomy & Astrophysics“.

In den rotierenden Gas- und Staubscheiben bilden kollidierende Partikel sukzessiv anwachsende Körper, aus denen schließlich Planeten entstehen. Wie aber wirken diese entstehenden Himmelskörper auf die protoplanetare Scheibe zurück? Einer Antwort auf diese Frage sind Jos de Boer von der Sternwarte Leiden in den Niederlanden und seine Kollegen nun dank des Instruments „Spectro-Polarimetric High-Contrast Exoplanet Research“, kurz SPHERE, am Very Large Telescope näher gekommen. SPHERE ist seit Juni 2014 in Betrieb und nutzt adaptive Optik, um atmosphärische Verzerrungen auszugleichen, eine Blende, um das Licht des Zentralsterns in einem Planetensystems auszuschalten, und sowohl spektroskopische als auch polarimetrische Messungen. Damit ist SPHERE nicht nur besonders geeignet, um Planeten bei anderen Sternen aufzuspüren, sondern auch, um einen detaillierten Einblick in die Entstehungsphase von Planeten zu liefern.

Die Beobachtungen zeigen eine komplexe Anordnung konzentrischer Ringe in der protoplanetaren Scheibe um den 600 Lichtjahre entfernten jungen Stern RXJ 1615. Dieses Ringsystem ist, so zeigen die Messungen, erst 1,8 Millionen Jahre alt – hier blicken die Forscher also in die allererste Phase der Planetenentstehung. Konzentrische Ringe fanden de Boer und seine Kollegen auch in der Scheibe um den 500 Lichtjahre entfernten jungen Stern HD 97048. Ein völlig anderes Bild bietet jedoch die Scheibe um den 450 Lichtjahre entfernten jungen Stern HD 135344B: Hier zeigt SPHERE ein großes zentrales Loch in der Scheibe sowie markante Spiralarme. Zusätzlich sind vier dunkle Streifen sichtbar, die von den Forschern als Schatten anderer Strukturen interpretiert werden und die sich innerhalb von Monaten deutlich verändert haben. Der Einfluss entstehender Planeten führt also offenbar zu ganz unterschiedlichen Strukturen in protoplanetaren Scheiben. Welche Prozesse dafür verantwortlich sind, müssen jetzt weitere Beobachtungen an möglichst vielen jungen Planetensystemen zeigen.