Schwergewichtiges Trio mit Exoplanet

Forschende entdecken einen Himmelskörper, der das bisher massereichste Sternpaar umläuft

8. Dezember 2021

Eine Gruppe von Astronominnen und Astronomen, darunter Forschende des Max-Planck-Instituts für Astronomie in Heidelberg, hat das Bild eines Planeten aufgenommen, der den mit bloßem Auge sichtbaren, rund 325 Lichtjahre von der Erde entfernten Doppelstern b Centauri umkreist. Es handelt sich dabei um das heißeste und massereichste Sternsystem mit Planeten, das bisher gefunden wurde. Das Team entdeckte den Planeten in einer Umlaufbahn um das Sternpaar, die 100-mal so groß ist wie die Entfernung zwischen Jupiter und der Sonne. Bisher nahmen einige Fachleute an, dass es in der Nähe von derart massereichen und heißen Sternen keine Planeten geben kann.

Fremde Welt im Fokus: Dieses Bild zeigt den Doppelstern b Centauri und seinen Riesenplaneten b Centauri b (Pfeil), aufgenommen mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der ESO. Dabei wurde ein sogenannter Koronagraf verwendet, der das immens helle Licht des massereichen Sternsystems (oben links) blockierte und es ermöglichte, den schwachen Planeten zu entdecken.

„Die Entdeckung eines Planeten um b Centauri war sehr aufregend, da sie die Vorstellung von massereichen Sternen als Heimat von Planeten völlig verändert“, sagt Markus Janson, Astronom an der Universität Stockholm in Schweden. Er ist der Hauptautor der neuen Studie, die heute in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde. Der nur 15 Millionen Jahre alte Doppelstern b Centauri hat mindestens die sechsfache Masse der Sonne. Diese Eigenschaft macht ihn zum mit Abstand massereichsten Sternsystem, um das Astronomen jemals einen Planeten gefunden haben.

Die meisten massereichen Sterne sind gleichzeitig sehr heiß, und dieses System bildet da keine Ausnahme: Sein Primärstern ist ein sogenannter B-Stern, der mehr als dreimal so heiß ist wie die Sonne. Aufgrund seiner hohen Temperatur sendet er große Mengen an UV- und Röntgenstrahlung aus.

Die große Masse und die hohe Temperatur dieses Sterntyps wirken sich stark auf das umgebende Gas aus - was der Planetenbildung eigentlich entgegenwirken sollte. Je heißer ein Stern ist, desto mehr hochenergetische Strahlung erzeugt er. Diese Eigenschaft bewirkt, dass das umgebende Material schneller verdampft. „B-Sterne gelten im Allgemeinen als ziemlich zerstörerische und gefährliche Umgebungen. Man ging bisher davon aus, dass die Geburt großer Planeten um sie herum äußerst schwierig sein müsste“, so Janson.

Die jüngste Entdeckung zeigt nun, dass sich in solch extremen Sternumgebungen tatsächlich Planeten bilden können. „Wir hatten schon immer eine sehr auf das Sonnensystem bezogene Vorstellung davon, wie Planetensysteme aussehen sollten“, sagt Mitautor Matthias Samland vom Max-Planck-Institut für Astronomie. „In den letzten zehn Jahren hat die Entdeckung vieler Planetensysteme in überraschenden und neuartigen Konfigurationen dazu geführt, dass wir unsere historisch enge Sichtweise erweitern mussten.“ Die Entdeckung füge dieser Geschichte ein weiteres aufregendes Kapitel hinzu, dieses Mal für massereiche Sterne.

Der Planet mit dem Namen b Centauri (AB)b oder b Centauri b ist in der Tat eine fremde Welt in einer Umgebung, die sich völlig von der unterscheidet, die wir hier auf der Erde und in unserem Sonnensystem erleben. Er ist zehnmal schwerer als Jupiter und damit einer der massereichsten jemals gefundenen Planeten. Darüber hinaus umkreist er den Doppelstern in einem erstaunlichen Abstand, der 100-mal größer ist als jener zwischen Jupiter und Sonne – eine der weitesten Umlaufbahnen, die bisher entdeckt wurden. Diese beträchtliche Entfernung zum zentralen Doppelstern könnte für das Überleben des Planeten entscheidend sein.

Zoom auf einen Exoplaneten: Diese künstlerische Darstellung zeigt eine Nahaufnahme von b Centauri b. Der Planet umkreist ein Doppelsternsystem, dessen Masse mindestens sechsmal so groß ist wie die der Sonne. Es handelt sich um das massereichste und heißeste Sternsystem, das bisher gefunden wurde. Der Planet ist zehnmal so schwer wie unser Jupiter und umkreist das Doppelsternsystem in der 100-fachen Entfernung, in der Jupiter die Sonne umkreist.

Die Beobachtungen gelangen dank des modernen Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch Instruments (SPHERE) am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile. Konstruiert hat dieses Instrument ein Konsortium aus mehreren astronomischen Einrichtungen, an dem das Max-Planck-Institut für Astronomie maßgeblich beteiligt ist. SPHERE konnte bereits mehrere Planeten aufspüren, die ferne Sterne umkreisen. Darunter befindet sich das erste Bild eines jungen, wachsenden Planeten.

„Die Kombination aus der innovativen Technik der adaptiven Optik, der Leistungsfähigkeit der Acht-Meter-Teleskope in Chile und hochentwickelten Datenreduktionsverfahren ermöglichte diese erstaunliche Entdeckung“, sagt Max-Planck-Direktor Thomas Henning, Co-Investigator des SPHERE-Instruments und Mitautor der Studie.

SPHERE war jedoch nicht das erste Instrument, das ein Bild von diesem Planeten aufgenommen hat. Im Rahmen der Studie untersuchte das Team frühere Daten zu b Centauri und entdeckte, dass der Planet bereits vor mehr als 20 Jahren vom 3,6-Meter-Teleskop der ESO abgebildet worden war, obwohl er damals nicht als Planet erkannt wurde.

Mit dem Extremely Large Telescope der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt mit den Beobachtungen beginnen soll, und weiteren technischen Fortschritten könnten die Forschenden in der Lage sein, mehr über die Entstehung und die Eigenschaften dieses Planeten zu ermitteln. „Es wird eine faszinierende Aufgabe sein zu erforschen, wie er sich gebildet haben könnte. Das ist im Moment noch ein Rätsel“, sagt Markus Janson.

MN / HOR

 

Weitere interessante Beiträge

Zur Redakteursansicht