Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

13.06.2018

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296 befinden. Mit einer neuartigen Technik zur Planetenentdeckung identifizierten die Astronomen drei Störungen in der gasgefüllten Scheibe um den jungen Stern: der bisher stärkste Hinweis darauf, dass sich dort neu gebildete Planeten auf ihren Umlaufbahnen bewegen. Es wären die ersten Planeten, die mit ALMA entdeckt wurden.


ALMA hat überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296 befinden. Mit einer neuartigen Technik zur Planetenentdeckung identifizierten die Astronomen drei Störungen in der gasgefüllten Scheibe um den jungen Stern: der bisher stärkste Hinweis darauf, dass sich dort neu gebildete Planeten auf ihren Umlaufbahnen bewegen. Es wären die ersten Planeten, die mit ALMA entdeckt wurden.

Dieses Bild zeigt einen Teil des ALMA-Datensatzes bei einer ganz bestimmten Wellenlänge, bei der ein "Knick" sichtbar wird, der eindeutig auf das Vorhandensein eines der Planeten hinweist.

Herkunftsnachweis: ESO, ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); Pinte et al.

Das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) hat unser Verständnis von protoplanetaren Scheiben – den gas- und staubgefüllten Planetenfabriken, die junge Sterne umgeben – verändert. Die Ringe und Lücken in diesen Scheiben liefern faszinierende Indizien für das Vorhandensein von Protoplaneten [1]. Aber auch andere Phänomene könnten für diese verlockenden Eigenschaften verantwortlich sein.

Aber jetzt haben zwei Astronomenteams mithilfe einer neuartigen Planetensuchtechnik, die ungewöhnliche Muster im Gasfluss innerhalb einer planetenbildenden Scheibe um junge Sterne herum identifiziert, jeweils eindeutige, verräterische Merkmale von neu gebildeten Planeten bestätigen können, die einen neugeborenen Stern umkreisen [2].

"Die Messung des Gasflusses innerhalb einer protoplanetaren Scheibe gibt uns viel mehr Sicherheit, dass Planeten um einen jungen Stern herum vorhanden sind", erklärt Christophe Pinte von der Monash University in Australien und dem Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (Université de Grenoble-Alpes/CNRS) in Frankreich und Erstautor einer der beiden Arbeiten. "Diese Technik bietet eine vielversprechende neue Richtung, um zu verstehen, wie Planetensysteme entstehen."

Für ihre jeweiligen Entdeckungen analysierten beide Teams ALMA-Beobachtungen von HD 163296, einem jungen Stern etwa 330 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Schütze [3]. Dieser Stern hat etwa die doppeltewie die Masse der Sonne, ist aber nur vier Millionen Jahre alt – nur ein Tausendstel des Alters der Sonne.

"Wir haben die lokale, kleinskalige Bewegung des Gases in der protoplanetaren Scheibe des Sterns betrachtet. Dieser völlig neue Ansatz könnte einige der jüngsten Planeten in unserer Galaxie sichtbar machen, alles dank der hochauflösenden Bilder von ALMA", erläutert Richard Teague, Astronom an der University of Michigan und Erstautor des zweiten Fachartikels.

Anstatt sich auf den Staub in der Scheibe zu konzentrieren, der in früheren ALMA-Beobachtungen klar abgebildet wurde, untersuchten die Astronomen stattdessen Kohlenmonoxid-Gas (CO), das sich über die Scheibe ausbreitet. CO-Moleküle emittieren charakteristische Strahlung bei Millimeterwellenlängen, die ALMA sehr genau beobachten kann. Subtile Veränderungen der Wellenlänge dieses Lichts durch den Dopplereffekt zeigen die Bewegungen des Gases in der Scheibe.

Das Team um Teague identifizierte zwei Planeten, die etwa 12 Milliarden und 21 Milliarden Kilometer vom Stern entfernt liegen. Das andere Team, angeführt von Pinte, identifizierte einen Planeten etwa 39 Milliarden Kilometer vom Stern entfernt [4].

Die beiden Teams verwendeten Variationen der gleichen Technik, die nach Anomalien im Gasstrom sucht – wie die wechselnden Wellenlängen der CO-Emission zeigen – die darauf hindeuten, dass das Gas mit einem massereichen Objekt interagiert [5].

Die von Teague verwendete Technik, die durchschnittliche Schwankungen im Gasfluss von nur wenigen Prozent ergab, zeigt den Einfluss mehrerer Planeten auf die Gasbewegungen näher am Stern. Die von Pinte verwendete Technik, die den Durchfluss des Gases direkter misst, ist besser geeignet, den äußeren Teil der Scheibe zu untersuchen. Dies erlaubte den Autoren, den dritten Planeten genauer zu lokalisieren, lässt sich aber auf Abweichungen in der Strömung anwenden, die größer als etwa 10% sind.

In beiden Fällen identifizierten die Forscher Bereiche, in denen die Strömung des Gases nicht zu seiner Umgebung passt – ein wenig wie Wirbel um einen Felsen in einem Fluss. Indem sie diese Bewegung sorgfältig analysierten, konnten sie deutlich den Einfluss von planetaren Körpern erkennen, die in ihrer Masse dem Jupiter ähneln.

Die neue Technik erlaubt es den Astronomen, die Protoplanetenmassen genauer abzuschätzen und liefert mit geringerer Wahrscheinlichkeit falsch positive Resultate. "Wir bringen ALMA jetzt in den Bereich der Planetenerkennung", kommentiert Ted Bergin, Ko-Autor von der University of Michigan.

Beide Teams werden ihre Methoden weiter verfeinern und auf andere Scheiben anwenden, um besser zu verstehen, wie Atmosphären entstehen und welche Elemente und Moleküle einem Planeten bei seiner Geburt zugeführt werden.

Endnoten

[1] Obwohl in den letzten zwei Jahrzehnten Tausende von Exoplaneten entdeckt wurden, bildet der Nachweis von Protoplaneten eine der vordersten Fronten der Wissenschaft. Bisher gab es keine eindeutigen Nachweise. Die derzeit angewandten Techniken zur Auffindung von Exoplaneten in voll ausgebildeten Planetensystemen – wie z.B. die Messung des Taumelns eines Sterns oder das Dimmen des Sternlichts durch einen Transitplaneten – eignen sich nicht zur Detektion von Protoplaneten.

[2] Die Bewegung des Gases um einen Stern in Abwesenheit von Planeten hat ein sehr einfaches, vorhersagbares Muster (Kepler-Rotation), das sowohl kohärent als auch lokal kaum zu verändern ist, so dass nur die Anwesenheit eines relativ massereichen Objekts solche Störungen verursachen kann.

[3] ALMAs atemberaubende Bilder von HD 163296 und anderen ähnlichen Systemen haben faszinierende Muster von konzentrischen Ringen und Lücken innerhalb von protoplanetaren Scheiben offenbart. Diese Lücken können Hinweise darauf sein, dass Protoplaneten den Staub und das Gas von ihren Bahnen wegpflügen und einen Teil davon in ihre eigene Atmosphäre einbauen. Eine frühere Untersuchung der Scheibe dieses Sterns hat zeigt, dass sich die Lücken im Staub und im Gas überlappen, was darauf hindeutet, dass sich dort mindestens zwei Planeten gebildet haben.

Diese ersten Beobachtungen lieferten jedoch nur Indizien und konnten nicht zur genauen Abschätzung der Masse der Planeten herangezogen werden.

[4] Dies entspricht dem 80-, 140- und 260-fachen der Entfernung von der Erde zur Sonne.

[5] Diese Technik ähnelt derjenigen, die im 19. Jahrhundert zur Entdeckung des Planeten Neptun führte. In diesem Fall wurden Anomalien in der Bewegung des Planeten Uranus auf die Gravitationswirkung eines unbekannten Körpers zurückgeführt, der 1846 visuell entdeckt wurde und als der achte Planet im Sonnensystem gilt.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten wissenschaftlichen Ergebnisse sind in zwei Fachartikeln darstellt, die demnächst in derselben Ausgabe der Astrophysical Journal Letters erscheinen. Der erste Artikel von C. Pinte et al. hat den Titel “Kinematic evidence for an embedded protoplanet in a circumstellar disc”, der zweite von R. Teague et al. “A Kinematic Detection of Two Unseen Jupiter Mass Embedded Protoplanets”.

Das Pinte-Team besteht aus: C. Pinte (Monash University, Clayton, Victoria, Australien; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankreich), D. J. Price (Monash University, Clayton, Victoria, Australien), F. Ménard (Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankreich), G. Duchêne (University of California, Berkeley, USA; Univ. Grenoble Alpes, CNRS, IPAG, Grenoble, Frankreich), W.R.F. Dent (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), T. Hill (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), I. de Gregorio-Monsalvo (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile), A. Hales (Joint ALMA Observatory, Santiago, Chile; National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA) und D. Mentiplay (Monash University, Clayton, Victoria, Australien).

Das Teague-Team besteht aus: Richard D. Teague (University of Michigan, Ann Arbor, USA), Jaehan Bae (Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, Washington, DC, USA), Edwin A. Bergin (University of Michigan, Ann Arbor, USA), Tilman Birnstiel (Universitätssternwarte München, Ludwig-Maximilians-Universität München) und Daniel Foreman-Mackey (Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, USA).

Die Europäische Südsternwarte (engl. European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Die Organisation hat 15 Mitgliedsländer: Belgien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Hinzu kommen das Gastland Chile und Australien als strategischer Partner. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist außerdem einer der Hauptpartner bei zwei Projekten auf Chajnantor, APEX und ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Auf dem Cerro Armazones unweit des Paranal errichtet die ESO zur Zeit das European Extremely Large Telescope (E-ELT) mit 39 Metern Durchmesser, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird.

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

Links

Kontaktinformationen

Carolin Liefke
ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie
Heidelberg, Deutschland
Tel: 06221 528 226
E-Mail: eson-germany@eso.org

Christophe Pinte
Monash University
Clayton, Victoria, Australia
Tel: +61 4 90 30 24 18
E-Mail: christophe.pinte@univ-grenoble-alpes.fr

Richard Teague
University of Michigan
Ann Arbor, Michigan, USA
Tel: +1 734 764 3440
E-Mail: rteague@umich.edu

Calum Turner
ESO Assistant Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6670
E-Mail: calum.turner@eso.org

Connect with ESO on social media

Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1818.

Dr. Carolin Liefke, Haus der Astronomie | ESO-Media-Newsletter
Weitere Informationen:
https://www.eso.org/public/germany/news/eso1818/

Weitere Berichte zu: ALMA ESO Haus der Astronomie Protoplaneten Scheibe Stern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Rasende Elektronen unter Kontrolle
16.11.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht Kometen als Wasserträger für Exoplaneten
15.11.2018 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Rasende Elektronen unter Kontrolle

Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit. Der Vorteil: Elektromagnetische Wellen des Licht schwingen mit Petahertz-Frequenz. Damit könnten zukünftige Computer eine Million Mal schneller sein als die heutige Generation. Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) sind diesem Ziel nun einen Schritt nähergekommen: Ihnen ist es gelungen, Elektronen in Graphen mit ultrakurzen Laserpulsen präzise zu steuern.

Eine Stromregelung in der Elektronik, die millionenfach schneller ist als heutzutage: Davon träumen viele. Schließlich ist die Stromregelung eine der...

Im Focus: UNH scientists help provide first-ever views of elusive energy explosion

Researchers at the University of New Hampshire have captured a difficult-to-view singular event involving "magnetic reconnection"--the process by which sparse particles and energy around Earth collide producing a quick but mighty explosion--in the Earth's magnetotail, the magnetic environment that trails behind the planet.

Magnetic reconnection has remained a bit of a mystery to scientists. They know it exists and have documented the effects that the energy explosions can...

Im Focus: Eine kalte Supererde in unserer Nachbarschaft

Der sechs Lichtjahre entfernte Barnards Stern beherbergt einen Exoplaneten

Einer internationalen Gruppe von Astronomen unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg ist es gelungen, beim nur sechs Lichtjahre...

Im Focus: Mit Gold Krankheiten aufspüren

Röntgenfluoreszenz könnte neue Diagnosemöglichkeiten in der Medizin eröffnen

Ein Präzisions-Röntgenverfahren soll Krebs früher erkennen sowie die Entwicklung und Kontrolle von Medikamenten verbessern können. Wie ein Forschungsteam unter...

Im Focus: Ein Chip mit echten Blutgefäßen

An der TU Wien wurden Bio-Chips entwickelt, in denen man Gewebe herstellen und untersuchen kann. Die Stoffzufuhr lässt sich dabei sehr präzise dosieren.

Menschliche Zellen in der Petrischale zu vermehren, ist heute keine große Herausforderung mehr. Künstliches Gewebe herzustellen, durchzogen von feinen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Kalikokrebse: Erste Fachtagung zu hochinvasiver Tierart

16.11.2018 | Veranstaltungen

Können Roboter im Alter Spaß machen?

14.11.2018 | Veranstaltungen

Tagung informiert über künstliche Intelligenz

13.11.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mikroplastik in Kosmetik

16.11.2018 | Studien Analysen

Neue Materialien – Wie Polymerpelze selbstorganisiert wachsen

16.11.2018 | Materialwissenschaften

Anomale Kristalle: ein Schlüssel zu atomaren Strukturen von Schmelzen im Erdinneren

16.11.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics