Wir sahen zu, wie sich ein gescheiterter Stern in einen riesigen Planeten verwandelte

Auf einigen Ebenen ist die Bildung von Sternen und Planeten einfach: Sie entstehen dort, wo es mehr Zeug gibt. Während also das Rohmaterial eines Sterns eine diffuse Gaswolke sein kann, ist die Verteilung dieses Gases nicht ganz gleichmäßig. Im Laufe der Zeit wird die Anziehungskraft von Bereichen, die etwas mehr Materie hatten, immer mehr Materie anziehen, was schließlich genug Materie produzieren wird, um einen Stern zu bilden. Oder zwei – in vielen Fällen bildet sich mehr als eine Materialkonzentration; in anderen Fällen wird eine einzelne Konzentration in zwei geteilt. Planeten bilden sich auch dort, wo sich Materie befindet, und werden von der Materiescheibe erzeugt, die den sich bildenden Stern antreibt.

Obwohl dies im Allgemeinen zutreffen mag, gibt es einige Probleme damit. Zum einen gibt es keine klare Trennlinie zwischen kleinen Sternen wie Braunen Zwergen und riesigen Planeten, die wir in eine Kategorie namens Super-Jupiter eingeteilt haben. Und die Handvoll Planeten, die wir direkt abbilden konnten, scheinen weit von ihrem Mutterstern entfernt zu kreisen, wo nicht viel Material in der Nähe sein sollte, um ihre Entstehung voranzutreiben.

Diese Woche kündigten Astronomen Bilder einer Super-Jupiter-Bildung an, die weit von dem Stern entfernt ist, den er zu umkreisen scheint. Dies deutet darauf hin, dass der Planet wahrscheinlich durch einen Prozess entstanden ist, der normalerweise Sterne hervorbringt, und nicht durch einen Prozess, der Gasriesen wie Jupiter hervorbringt.

Wir haben dich beobachtet

Der fragliche Stern heißt AB Aurigae, ein sehr junger Stern, der sich etwa 500 Lichtjahre von der Sonne entfernt befindet. Er ist in eine Gaswolke eingebettet, von der ein Teil wahrscheinlich noch in den Stern fallen wird. Weiter eine Staubwolke. Diese Wolke gilt aus mehreren Gründen als guter Kandidat für die Planetenbildung. Erstens: Staub wurde aus dem Bereich entfernt, der dem Stern am nächsten ist. Zweitens: Das Gas in der inneren Scheibe wurde durch Gravitationseinflüsse zu Spiralarmen geformt.

Ein Forscherteam nutzte die Teleskopzeit, um bei AB Aurigae nach Planeten zu suchen. Und die Forscher fanden offenbar einen, jetzt AB Aurigae b genannt, etwa 100 astronomische Einheiten von AB Aurigae (jede AE ​​ist die typische Entfernung zwischen Erde und Sonne). Das ist mehr als die doppelte Entfernung zwischen Sonne und Pluto. Diese Position bringt AB Aurigae b in den Staubring und in eine Position, in der es in der Lage sein sollte, die Art von Spiralarm zu erzeugen, der im Gas zwischen dem Staub und dem Stern zu sehen ist. Es sollte sich auch weit außerhalb des Bereichs befinden, in dem die Materiedichte hoch genug ist, um eine normale Planetenbildung aufzunehmen.

Eine Überprüfung des Bildarchivs zeigt, dass wir Hinweise darauf haben, dass der Planet schon seit einiger Zeit dort ist. Die Bilder zeigen deutlich, dass sich AB Aurigae b im Orbit befindet.

Die Forscher verwendeten Modelle, um zu bestimmen, welche Planetengröße das Licht erzeugen könnte, das wir von AB Aurigae b kommen sahen. Modelle deuten darauf hin, dass der Planet zwar wahrscheinlich noch wachsen wird, seine Masse jedoch bereits mindestens das Vierfache der Jupitermasse beträgt. Ein anderer Modellierungsansatz legt nahe, dass es wahrscheinlich die neunfache Masse des Jupiters ist. In beiden Fällen fällt der Planet definitiv in die Super-Jupiter-Kategorie.

Die Bilder zeigen auch schwächere Objekte ähnlich wie AB Aurigae b, aber noch weiter entfernt (430 und 580 AE). Es können zusätzliche Planeten sein, aber wir brauchen zusätzliche Beobachtungen, um dies zu bestätigen.

Was passiert hier?

Also, was ist hier los? Näher an einem Wirtsstern entstehen Gasriesen vermutlich durch die Akkretion eines großen felsigen Kerns, der dann beginnt, Gas einzusaugen. Dies erhöht die Masse des wachsenden Planeten und verstärkt sein Wachstum weiter. Dieses außer Kontrolle geratene Wachstum wird unterbrochen, wenn das Gas, das es speist, schließlich durch die Strahlung des jungen Sterns ausgetrieben wird.

Bei den hier gezeigten Entfernungen dürfte dieser Vorgang jedoch kaum funktionieren. Während mehr Gas länger haften bleiben sollte, ist die Materialdichte nicht hoch genug, um einen großen Kern zu bilden. Das außer Kontrolle geratene Wachstum würde niemals beginnen.

Die Alternative ist ein Prozess, der dem Erstellen eines Doppelsternsystems ähnelt. Zufällige Schwankungen der Materiemenge bewirken eine Materiekonzentration, die eine ähnliche Funktion wie der Gesteinskern erfüllt. Und weil der Entstehungsort weit vom Stern entfernt ist, besteht die Möglichkeit, dass der Wachstumsprozess länger andauert und einen Super-Jupiter hervorbringt.

Naturastronomie, 2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01634-x (Über DOIs).