Erstes Foto einer Planetengeburt

Seltener Schnappschuss: Astronomen haben zum ersten Mal einen Planeten bei seiner Geburt fotografiert. Die Aufnahmen zeigen einen sich gerade erst formenden Gasriesen um den 450 Lichtjahre entfernten Stern LkCa15. Die Forscher erstellten sowohl eine Infrarot-Aufnahme des Planetenembryos als auch ein Foto des rotglühenden Wasserstoffs, den der Protoplanet an sich zieht. Dies sei die erste eindeutige Abbildung eines Planeten bei seiner Bildung, berichten die Astronomen im Fachmagazin „Nature“.

Schon mehrfach haben Astronomen Sterne mit protoplanetaren Scheiben entdeckt – den Staubwolken, in denen sich Planeten bilden. Doch diese direkt abzulichten, ist wegen der oft großen Entfernungen und des Staubs extrem schwierig. 2011 gelang dies mit einem mit einem jungen Gasriesen, der aber immerhin auch schon rund 50.000 bis 100.000 Jahre alt war. Von den zehn Fotos, die bisher erst von Exoplaneten existieren, zeigen damit alle bereits fertig gebildete Planeten.

Verräterische Lücke

Stephanie Sallum von der University of Arizona und ihre Kollegen haben nun das erste echte Baby-Portrait eines Protoplaneten produziert. Dies gelang bei Beobachtungen des 450 Lichtjahre von uns entfernt liegenden Sterns LkCa15. Dieser ist noch sehr jung und besitzt eine protoplanetare Staubscheibe mit einer auffälligen Lücke im Innenbereich.

In der Staublücke um den jungen Stern LkCa15 könnten mehrere Planeten verborgen sein. © NASA/JPL-Caltech

„Dieses System ist sehr speziell, denn es ist eine von nur einer Handvoll solcher Scheiben, die eine sonnensystemgroße Lücke besitzen – und eine der Ursachen für solche Lücken ist die darin stattfindende Bildung von Planeten“, erklärt Koautorin Kate Follette von der Stanford University. Parallel begannen Follette und Sallum, diese Lücke mit dem Large Binocular Telescope in Arizona und dem Magellan Teleskop in Chile zu durchmustern.

Infrarot-Portrait und glühender Wasserstoff

Und tatsächlich: Mit Hilfe adaptiver Optiken und spezieller Filter, die das überstrahlende Licht des nahen Sterns herausfilterten, gelang es den Astronomen, in der Lücke einen Protoplaneten ausfindig zu machen und abzubilden. Sallum und ihr Team erstellten die erste Infrarotaufnahme des Planeten-Embryos. „Dies ist das erste Mal, dass wir einen Planeten bei seiner Geburt fotografiert haben“, so die Astronomin.

Follette und ihre Kollegen gelang ein Schnappschuss im sichtbaren Licht. Sie fingen darin das charakteristische Wasserstoffglühen des Himmelskörpers ein. Diese sogenannte Hydrogen Alpha-Strahlung entsteht, wenn bei der Planetenbildung Wasserstoffgas so stark komprimiert wird, dass es sich auf knapp 10.000 Grad Celsius erhitzt und dunkelrot aufglüht. „Das ist wie ein Neonschild“, erklärt Follette. „Wir konnten das Licht des Planeten von dem seines viel helleren Sterns trennen und sehen, dass beide in diesem typischen Rotton glühten.“

„Eindeutiger Beweis“

Wie die Astronomen erklären, belegen die Infrarotbilder und das Wasserstoffglühen zusammen eindeutig, dass sie direkte Zeugen einer Planetenbildung wurden. „In anderen Fällen hat es bisher immer eine alternative Erklärung gegeben“, sagt Follette. „Aber in diesem Fall haben wir eine direkte Abbildung erstellt – das ist schwer wegzudiskutieren.“ Darüber hinaus liefern die Beobachtungen wertvolle Informationen darüber, wie die Planetenbildung abläuft.

Die Forscher hoffen, dass sie bei weitere Beobachtung von LkCa15 und seinem jungen Trabanten herausfinden können, ob der Protoplanet stetig heranwächst oder in Schüben. Mit den Teleskopen von ALMA könnte man zudem feststellen, ob solche Planeten-Kinderstuben auch Submillimeter-Strahlung aussenden. (Nature, 2015 doi: 10.1038/nature15761)

(University of Arizona, 19.11.2015 – NPO)