Bahnbrechende Untersuchung enthüllt Geheimnisse der Planetenentstehung um Dutzende Sterne

In einer Reihe von Studien hat ein Team von Astronomen neues Licht auf den faszinierenden und komplexen Prozess der Planetenentstehung geworfen. Die atemberaubenden Bilder, die mit dem Very Large Telescope (ESOs VLT) der Europäischen Südsternwarte in Chile aufgenommen wurden, stellen eine der umfangreichsten Durchmusterungen von Scheiben dar, die Planeten bilden. Die Forschung vereint Beobachtungen von mehr als 80 jungen Sternen, um die sich möglicherweise Planeten bilden, und liefert Astronomen eine Fülle von Daten und einzigartige Einblicke in die Entstehung von Planeten in verschiedenen Regionen unserer Galaxie.

„Das ist wirklich ein Wandel in unserem Fachgebiet“, sagt Christian Ginski, Dozent an der University of Galway, Irland, und Hauptautor eines von drei neuen Artikeln, die in veröffentlicht wurden Astronomie und Astrophysik. „Wir sind von der intensiven Untersuchung einzelner Sternensysteme zu diesem umfassenden Überblick über ganze Sternentstehungsregionen übergegangen.“

Bisher wurden mehr als 5.000 Planeten entdeckt, die andere Sterne als die Sonne umkreisen, oft in Systemen, die sich deutlich von unserem eigenen Sonnensystem unterscheiden. Um zu verstehen, wo und wie diese Vielfalt entsteht, müssen Astronomen die staub- und gasreichen Scheiben beobachten, die junge Sterne umgeben – die eigentlichen Wiegen der Planetenentstehung. Diese findet man am besten in riesigen Gaswolken, in denen sich die Sterne selbst bilden.

Ähnlich wie reife Planetensysteme zeigen die neuen Bilder die außergewöhnliche Vielfalt der Planeten bildenden Scheiben. „Einige dieser Scheiben weisen riesige Spiralarme auf, die vermutlich durch das komplizierte Ballett umkreisender Planeten angetrieben werden“, sagt Ginski.

„Andere zeigen Ringe und große Hohlräume, die durch die Bildung von Planeten entstanden sind, während wieder andere glatt und in all diesem Trubel der Aktivität fast ruhend wirken“, fügt Antonio Garufi, Astronom am Arcetri Astrophysical Observatory des italienischen Nationalinstituts für Astrophysik (INAF), hinzu. und Hauptautor einer der Arbeiten.

Das Team untersuchte insgesamt 86 Sterne in drei verschiedenen Sternentstehungsregionen unserer Galaxie: Taurus und Chamaeleon I, beide etwa 600 Lichtjahre von der Erde entfernt, und Orion, eine gasreiche Wolke, also etwa 1.600 Lichtjahre von uns entfernt Es ist bekannt, dass es der Geburtsort mehrerer Sterne ist, die massereicher als die Sonne sind. Die Beobachtungen wurden von einem großen internationalen Team gesammelt, dem Wissenschaftler aus mehr als 10 Ländern angehörten.

Das Team konnte aus dem Datensatz mehrere wichtige Erkenntnisse gewinnen. Beispielsweise fanden sie im Orion heraus, dass Sterne in Gruppen von zwei oder mehr Sternen mit geringerer Wahrscheinlichkeit große Planeten bildende Scheiben haben. Dies ist ein bedeutendes Ergebnis, wenn man bedenkt, dass die meisten Sterne in unserer Galaxie im Gegensatz zu unserer Sonne Begleiter haben. Darüber hinaus deutet das ungleichmäßige Erscheinungsbild der Scheiben in dieser Region auf die Möglichkeit hin, dass in ihnen massereiche Planeten eingebettet sind, die dazu führen könnten, dass sich die Scheiben verziehen und falsch ausgerichtet werden.

Planetenbildende Scheiben können sich zwar über Entfernungen erstrecken, die um das Hundertfache größer sind als die Entfernung zwischen Erde und Sonne, doch ihre Lage mehrere Hundert Lichtjahre von uns entfernt lässt sie wie winzige Nadelstiche am Nachthimmel erscheinen. Um die Scheiben zu beobachten, nutzte das Team das hochentwickelte Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch Instrument (SPHERE), das am VLT der ESO montiert ist. Das hochmoderne extreme adaptive Optiksystem von SPHERE korrigiert die turbulenten Auswirkungen der Erdatmosphäre und liefert gestochen scharfe Bilder der Scheiben. Dies bedeutete, dass das Team in der Lage war, Scheiben um Sterne abzubilden, deren Masse nur die Hälfte der Sonnenmasse betrug, was für die meisten anderen heute verfügbaren Instrumente normalerweise zu lichtschwach ist.

Zusätzliche Daten für die Durchmusterung wurden mit dem X-Shooter-Instrument des VLT gewonnen, mit dem Astronomen bestimmen konnten, wie jung und wie massereich die Sterne sind. Das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO beteiligt ist, half dem Team hingegen dabei, mehr über die Staubmenge zu erfahren, die einige der Sterne umgibt.

Mit fortschreitender Technologie hofft das Team, noch tiefer in das Herz der Planeten bildenden Systeme vorzudringen. Der große 39-Meter-Spiegel des kommenden Extremely Large Telescope (ELT) der ESO wird es dem Team beispielsweise ermöglichen, die innersten Regionen um junge Sterne zu untersuchen, in denen sich Gesteinsplaneten wie unser eigener bilden könnten.

Diese spektakulären Bilder bieten Forschern vorerst einen Schatz an Daten, die dabei helfen, die Geheimnisse der Planetenentstehung zu lüften.

„Es ist fast poetisch, dass die Prozesse, die den Beginn der Reise zur Entstehung von Planeten und letztendlich zum Leben in unserem eigenen Sonnensystem markieren, so schön sein sollten“, schließt Per-Gunnar Valegård, Doktorand an der Universität Amsterdam, Niederlande. der die Orion-Studie leitete. Valegård, der auch Teilzeitlehrer an der International School Hilversum in den Niederlanden ist, hofft, dass die Bilder seine Schüler dazu inspirieren werden, in Zukunft Wissenschaftler zu werden.

Diese Forschung wurde in drei Artikeln vorgestellt, die in erscheinen werden Astronomie und Astrophysik. Die präsentierten Daten wurden im Rahmen des garantierten Zeitprogramms des SPHERE-Konsortiums sowie des großen Programms DESTINYS (Disk Evolution Study Through Imaging of Nearby Young Stars) der ESO gesammelt.