Im Widerspruch zu der lange bestehenden Theorie, dass größere Planeten länger zur Entstehung brauchen, verkündeten US-Astronomen am 26. Mai 2016 die Entdeckung eines Riesenplaneten in einem engen Orbit um einen Stern, der so jung ist, dass er noch eine protoplanetare Gas- und Staubscheibe besitzt.
“Seit Jahrzehnten besagt das konventionelle Wissen, dass große Planeten von der Masse des Jupiter mindestens zehn Millionen Jahre für ihre Entstehung benötigen”, sagte Christopher Johns-Krull, der Hauptautor einer neuen Studie über den Planeten CI Tau b, die im Astrophysical Journal veröffentlicht wird. “Das wurde im Verlauf der letzten zehn Jahre in Frage gestellt. Viele neue Theorien wurden vorgeschlagen, aber das Fazit ist, dass wir eine Anzahl neu entstandener Planeten um junge Sterne identifizieren müssen, wenn wir die Planetenbildung umfassend verstehen wollen.”
CI Tau b ist mindestens achtmal massereicher als Jupiter und umkreist einen zwei Millionen Jahre alten Stern, der etwa 450 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Taurus (Stier) liegt. Johns-Krull und ein Dutzend Co-Autoren von der Rice University, dem Lowell Observatory, der University of Texas in Austin, der NASA und der Northern Arizona University veröffentlichten die von Experten begutachtete Studie diese Woche online.
Die Erde und die Sonne sind über vier Milliarden Jahre alt. Und obwohl der Katalog mit mehr als 3.300 Exoplaneten einige Exemplare umfasse, die älter oder junger als die Erde sind, seien die Hürden zur Entdeckung von Planeten um neu entstandene Sterne vielfältig und entmutigend, sagte Johns-Krull. Es gibt relativ wenig Kandidatensterne mit protoplanetaren Gas- und Staubscheiben, die jung und hell genug sind, um mit existierenden Teleskopen hinreichend detailliert beobachtet werden zu können. So junge Sterne sind oft aktiv und zeigen sichtbare Ausbrüche und Abschwächungen, besitzen starke Magnetfelder und enorme Sternflecken, die es so aussehen lassen können, als würden Planeten im Orbit existieren, was aber nicht der Fall ist.
CI Tau b umkreist den Stern CI Tau einmal in neun Tagen. Der Planet wurde mithilfe der Radialgeschwindigkeitsmethode gefunden – das ist eine Methode zum Auffinden von Planeten, die sich auf geringe Geschwindigkeitsveränderungen eines Sterns stützt. Die Geschwindigkeitsveränderungen werden genutzt, um die gravitative Anziehung von Planeten zu bestimmen, die zu schwach sind, um mit Teleskopen direkt beobachtet zu werden. Die Entdeckung resultierte aus einer im Jahr 2004 begonnenen Himmelsdurchmusterung von 140 Kandidatensternen in der Sternentstehungsregion Taurus-Auriga.
“Dieses Ergebnis ist einzigartig, weil es demonstriert, dass ein Riesenplanet so schnell entstehen kann, dass die restlichen Gas- und Staubansammlungen, aus denen der junge Stern hervorging, noch vorhanden sind und das System in einer Frisbeeähnlichen Scheibe umkreisen”, sagte Lisa Prato vom Lowell Observatory, Co-Leiterin des Young Planet Survey und Co-Autorin der Studie. “Die Entstehung von Riesenplaneten in den inneren Bereichen dieser Scheibe, wo CI Tau b sich befindet, wird starken Einfluss auf die Region haben, in der ebenfalls kleinere terrestrische Planeten entstehen könnten.”
Weitere Teammitglieder waren Patrick Hartigan, Naved Mahmud, Wei Chen, Wilson Cauley und Joshua Jones von der Rice University; Christopher Crockett und Brian Skiff vom Lowell Observatory; Daniel Jaffe, Jacob McLane und Gregory Mace von der University of Texas in Austin sowie Charles Beichman vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. Cauley ist derzeit ein Postdoktorand an der Wesleyan University, und Crockett schreibt jetzt für Science News.
Das Team beobachtete CI Tau dutzende Male. Zum Einsatz kamen das McDonald Observatory der University of Texas nahe Fort Davis, das Lowell Observatory in Flagstaff (Arizona), die NASA Infrared Telescope Facility, die Keck-II-Teleskope auf dem Mauna Kea (Hawaii) sowie die 2,1- und 4-Meter-Teleskope am Kitt Peak National Observatory.
Die ersten optischen Radialgeschwindigkeitsdaten des McDonald Observatory bestätigten, dass ein Planet präsent sein könnte. Das Team ergänzte daraufhin fotometrische Messungen des Lowell Observatory und Infrarotdaten aus fünf Beobachtungsjahren der Keck-, Kitt Peak- und McDonald Observatorien, um die Möglichkeit auszuschließen, dass das optische Signal von Sternflecken oder einem anderen maskierenden Phänomen verursacht wurde.
Johns-Krull sagte, das Team habe etwa die Hälfte der jungen Sterne des Taurus-Auriga-Survey untersucht, und die Daten von mehreren Sternen würden dafür sprechen, dass weitere Planeten gefunden werden könnten.
“Unsere Gruppe ist nicht die einzige, die nach Planeten um junge Sterne sucht, und meine Hoffnung ist, dass Astronomen genug von ihnen finden können, um Licht auf einige bohrende Fragen der Planetenbildung zu werfen”, sagte Johns-Krull. “Dazu gehört beispielsweise die ‘Braune-Zwerge-Wüste’ – ein unerklärter Mangel an Objekten, die größer als Riesenplaneten aber kleiner als Sterne sind. Wenn genauere Untersuchungen an jungen Sternen mehr Braune Zwerge in kurzperiodischen Umlaufbahnen offenbaren als anderswo, dann könnte das die Theorie bestätigen, dass sie dazu tendieren, innerhalb von wenigen Millionen Jahren mit ihren Zentralsternen zu verschmelzen.”
Quelle: http://news.rice.edu/2016/05/26/astronomers-find-giant-planet-around-very-young-star-2/
(THK)
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