Wie Riesenplaneten entstehen

Astronomen haben eine klare Vorstellung davon, wie die großen Gasplaneten Jupiter und Saturn in unserem Sonnensystem entstanden sind: Zunächst prallen große Gesteinskörper – Planetesimale genannt – zusammen und bilden den Kern des künftigen Planeten. Und dieser zieht dann aufgrund seiner Schwerkraft große Mengen von Gas aus seiner Umgebung an. Allerdings lässt sich mit diesem Modell nicht erklären, wie Riesenplaneten, die sehr weit von ihrem Stern entfernt sind, entstehen. Astronomen konnten nun erstmals den Entstehungsprozess eines solchen Planeten direkt beobachten. Offenbar bildet sich der Planet durch den direkten Kollaps von dichtem, kühlen Gas in der protoplanetaren Scheibe um seinen Stern, wie die Forscher im Fachblatt „Nature Astronomy" schreiben.

„Bisherige Untersuchungen zur Planetenentstehung nutzten Daten bereits entwickelter Planeten", erläutern Thayne Currie von der japanischen Sternwarte auf Hawaii und seine Kollegen. „Doch die spätere Position eines Planeten muss nicht mit seinem Entstehungsort übereinstimmen." Deshalb sei es wichtig, den Entstehungsprozess selbst zu beobachten. „Nur die direkte Abbildung von Protoplaneten, die noch in Scheiben aus Gas und Staub um junge Sterne eingebettet sind, können uns den Schlüssel zum Verständnis der Entstehung von großen Gasplaneten liefern."

Deshalb richteten Currie und seine Kollegen das Subaru-Teleskop auf Hawaii sowie das Weltraumteleskop Hubble nun auf den 520 Lichtjahre entfernten jungen Stern AB Aurigae, der noch von einer protoplanetaren Scheibe umgeben ist. Mit Erfolg: Die von den Instrumenten gelieferten hochaufgelösten Bilder zeigten zum einen mehrere spiralförmige Strukturen, sowie mehrere Verdichtungen in der Gasscheibe. Bei dem auffälligsten Klumpen handelt es sich, wie Currie und seine Kollegen berichten, um einen Riesenplaneten mit etwa der neunfachen Masse des Jupiters – jedoch mit zehnmal größerem Abstand zu seinem Stern.

Die Teleskopaufnahmen von AB Aurigae zeigten außerdem noch zwei weitere Verdichtungen weiter außen in der Scheibe, im 90-fachen und 120-fachen Abstand vom Jupiter zur Sonne. „Damit haben wir erstmals einen direkten Nachweis dafür, dass solche Riesenplaneten tatsächlich in großer Entfernung von ihrem Stern entstehen", betonen Currie und seine Kollegen. Doch das widerspricht dem bisherigen Modell zur Entstehung solcher Planeten. Denn so weit von einem jungen Stern entfernt gibt es nicht ausreichend Planetesimale, um einen Planetenkern zu bilden.

Wie also entstehen solche Riesenplaneten in derart großem Abstand von ihrem Stern? Auch diese Frage konnten die Forscher nun beantworten: Die in der Scheibe beobachteten Spiralen deuten darauf hin, dass sich das Gas in der Scheibe zufällig verdichtet und dann aufgrund der eigenen Schwerkraft zu einem Planeten kollabiert. In Computersimulationen dieses Prozesses bilden sich dabei exakt solche spiralförmigen Strukturen, wie Currie und seine Kollegen sie jetzt nachgewiesen haben. Damit liefern die Forscher erstmals einen direkten Nachweis für dieses alternative Szenario einer Planetenentstehung.