Hat dieser Exoplanet einen „Geschwister“, der sich auf derselben Umlaufbahn befindet?

Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) haben Astronomen den möglichen „Geschwister“ eines Planeten gefunden, der einen fernen Stern umkreist. Das Team hat eine Trümmerwolke entdeckt, die möglicherweise die Umlaufbahn dieses Planeten teilt und von der sie glauben, dass sie die Bausteine ​​eines neuen Planeten oder die Überreste eines bereits gebildeten Planeten sein könnten. Sollte sich diese Entdeckung bestätigen, wäre sie der bisher stärkste Beweis dafür, dass zwei Exoplaneten eine Umlaufbahn teilen können.

„Vor zwei Jahrzehnten wurde theoretisch vorhergesagt, dass Paare von Planeten mit ähnlicher Masse die gleiche Umlaufbahn um ihren Stern haben könnten, die sogenannten Trojanischen oder koorbitalen Planeten. Zum ersten Mal haben wir Beweise für diese Idee gefunden.“ „, sagt Olga Balsalobre-Ruza, eine Studentin am Zentrum für Astrobiologie in Madrid, Spanien, die den heute veröffentlichten Artikel leitete Astronomie und Astrophysik.

Trojaner, felsige Körper auf derselben Umlaufbahn wie ein Planet, kommen in unserem Sonnensystem häufig vor. Das bekannteste Beispiel sind die trojanischen Asteroiden des Jupiter – mehr als 12.000 felsige Körper, die sich auf derselben Umlaufbahn um die Sonne wie der Gasriese befinden. Astronomen haben vorhergesagt, dass Trojaner, insbesondere trojanische Planeten, auch um einen anderen Stern als unsere Sonne existieren könnten, aber es gibt kaum Beweise dafür.

„Exotrojaner [Trojan planets outside the solar system] waren bisher wie Einhörner: Sie dürfen theoretisch existieren, aber niemand hat sie jemals entdeckt“, sagt Co-Autor Jorge Lillo-Box, ein leitender Forscher am Zentrum für Astrobiologie.

Jetzt hat ein internationales Wissenschaftlerteam ALMA, an dem die ESO beteiligt ist, genutzt, um den bisher stärksten Beobachtungsbeweis dafür zu finden, dass trojanische Planeten existieren könnten – im PDS 70-System. Es ist bekannt, dass dieser junge Stern zwei jupiterähnliche Riesenplaneten beherbergt, PDS 70b und PDS 70c. Durch die Analyse archivierter ALMA-Beobachtungen dieses Systems entdeckte das Team eine Trümmerwolke an der Stelle in der Umlaufbahn von PDS 70b, wo Trojaner erwartet werden.

Trojaner besetzen die sogenannten Lagrange-Zonen, zwei ausgedehnte Regionen in der Umlaufbahn eines Planeten, in denen die kombinierte Anziehungskraft des Sterns und des Planeten Material einfangen kann. Bei der Untersuchung dieser beiden Regionen der Umlaufbahn von PDS 70b entdeckten Astronomen ein schwaches Signal von einer von ihnen, was darauf hindeutet, dass sich dort möglicherweise eine Trümmerwolke mit einer Masse befindet, die etwa doppelt so groß ist wie die unseres Mondes.

Das Team glaubt, dass diese Trümmerwolke auf eine existierende trojanische Welt in diesem System oder auf einen Planeten hinweisen könnte, der sich gerade bildet. „Wer könnte sich zwei Welten vorstellen, die sich die Dauer des Jahres und die gleichen Bewohnbarkeitsbedingungen teilen? Unsere Arbeit ist der erste Beweis dafür, dass eine solche Welt existieren könnte“, sagt Balsalobre-Ruza. „Wir können uns vorstellen, dass ein Planet seine Umlaufbahn mit Tausenden von Asteroiden teilen kann, wie im Fall von Jupiter, aber es ist für mich überwältigend, dass Planeten dieselbe Umlaufbahn teilen könnten.“

„Unsere Forschung ist ein erster Schritt zur Suche nach koorbitalen Planeten sehr früh in ihrer Entstehung“, sagt Co-Autorin Nuria Huélamo, leitende Forscherin am Zentrum für Astrobiologie. „Es wirft neue Fragen zur Entstehung von Trojanern auf, wie sie sich entwickeln und wie häufig sie in verschiedenen Planetensystemen vorkommen“, fügt Itziar De Gregorio-Monsalvo, ESO-Leiter des Büros für Wissenschaft in Chile, der ebenfalls zu dieser Forschung beigetragen hat, hinzu.

Um ihre Entdeckung vollständig zu bestätigen, muss das Team bis nach 2026 warten. Dann will es mit ALMA herausfinden, ob sich sowohl PDS 70b als auch seine Schwesterwolke aus Trümmern deutlich gemeinsam auf ihrer Umlaufbahn um den Stern bewegen. „Das wäre ein Durchbruch im exoplanetaren Bereich“, sagt Balsalobre-Ruza.

„Die Zukunft dieses Themas ist sehr spannend und wir freuen uns auf die für 2030 geplanten erweiterten ALMA-Fähigkeiten, die die Fähigkeit des Arrays, Trojaner in vielen anderen Sternen zu charakterisieren, erheblich verbessern werden“, schließt De Gregorio-Monsalvo.