Wirbel um einen jungen Gasplaneten zeigt Planetenentstehung live
Mit dem ALMA-Observatorium in Chile haben die Astronominnen und Astronomen ein Bild aufgenommen, das die Wechselwirkungen des Planeten WISPIT 2b mit dem umgebenden Gas der protoplanetaren Scheibe zeigt
Auf den Punkt gebracht
Erstes Bild seiner Art: Astronominnen und Astronomen haben ein Bild des „Wirbels“ aufgenommen, der entsteht, wenn ein Protoplanet mit dem Gas in der ihn umgebenden protoplanetaren Scheibe wechselwirkt.
Herausfordernd kleine Details: Derart kleine Strukturen abzubilden erfordert ein leistungsstarkes Observatorium wie ALMA sowie besondere Fähigkeiten bei der Datenanalyse.
Erstmals vollständig: Dies ist der erste Planet, zu dem es Bilder aller Aspekte des Entstehungsvorgangs gibt: einen Nachweis des Planeten selbst, ein Bild das zeigt, dass der Planet noch wächst („akkretiert“) und Bilder der protoplanetaren Scheibe sowie der Wechselwirkung (des „Wirbels“).
Gaswirbel richtig interpretieren: Wirbel im Gas protoplanetarer Scheiben waren bereits vorher separat nachgewiesen worden. Das neue Ergebnis soll langfristig dabei helfen zu erkennen, unter welchen Umständen ein solcher Wirbel auf die Anwesenheit eines Planeten schließen lässt.
In den vergangenen Jahrzehnten haben Astronominnen und Astronomen eine recht vollständiges Szenario dafür entwickelt, wie neue Planeten entstehen. Den Anfang machen mikroskopische Staubkörner, die miteinander verklumpen. Schließlich kommt es zur Entstehung von Gesteinsplaneten mit Durchmessern von Tausenden von Kilometern wie unsere Erde, oder der noch deutlich größeren Gasriesen wie Jupiter. Das Szenario wird durch Simulationen und Beobachtungen gestützt. Bei den direkten Beobachtungen („Können wir nicht einfach zusehen, wie Planeten entstehen?“) gab es jedoch eine entscheidende Lücke. Einem Team unter der Leitung von Myriam Benisty vom Max-Planck-Institut für Astronomie ist es nun gelungen, diese Lücke zu schließen: Mit dem ALMA-Observatorium in Chile haben die Astronominnen und Astronomen ein Bild aufgenommen, das die Wechselwirkungen des Planeten WISPIT 2b – eines Gasriesen mit der fünffachen Masse des Jupiter – mit dem umgebenden Gas der protoplanetaren Scheibe zeigt.
Protoplanetare Scheiben und ihre Strukturen
Protoplanetare Scheiben aus Gas und Staub sind die Geburtsorte von Planeten. Sie bilden sich im Laufe der Sternentstehung rund um den jeweiligen jungen Stern. Die Planetenentstehung beginnt damit, dass kosmische Staubteilchen in der Scheibe miteinander verklumpen. Dabei entstehen zunächst kieselsteingroße Gebilde, sogenannte Pebbles. Diese finden sich im Laufe der Zeit zu größeren Gebilden zusammen, den Planetesimalen mit einer Größe von bis zu hundert Kilometern. Die Planetesimale wiederum verbinden sich zu soliden, planetengroßen Kugeln. In einem gasreichen Teil der Scheibe sammeln sich um diese Kugeln große Mengen Gas: Sie werden zu den Kernen von Gasriesen wie Jupiter oder Saturn.
Beobachtungsdaten für dieses Entstehungsszenario waren bislang überwiegend indirekter Natur. Erst seit etwa einem Jahrzehnt sind auch direktere Einblicke möglich: Im Jahr 2014, kurz nachdem das Millimeter-/Submillimeter-Observatorium ALMA den wissenschaftlichen Beobachtungsbetrieb aufgenommen hatte, lieferte es erste Bilder von ringartigen Strukturen in protoplanetaren Scheiben. Diese dürften durch die Anwesenheit junger Planeten in der Scheibe verursacht worden sein. Im Jahr 2018 gelang Astronominnen und Astronomen unter der Leitung von Miriam Keppler, damals Doktorandin am MPIA, mit dem SPHERE-Instrument am Very Large Telescope der ESO das erste bestätigte Bild eines Protoplaneten innerhalb einer protoplanetaren Scheibe. Es zeigt den Planeten PDS 70b in der Scheibe um den Stern PDS 70.
Das WISPIT-2-System
Mit einer Entfernung von nur etwa 370 Lichtjahren von uns ist das PDS-70-System nahe genug, um vergleichsweise detailreiche Beobachtungen zu ermöglichen. Wechselwirkungen zwischen den Protoplaneten und dem Gas in der Scheibe konnten allerdings bisher nicht nachgewiesen werden. Die Planeten von PDS 70 scheinen ihre unmittelbare Umgebung recht effektiv von Gas „gereinigt“ zu haben. Im August 2025 eröffnete sich dann eine weitere Chance. Damals wurde die Entdeckung des Systems WISPIT 2 bekanntgegeben, mit einer weiteren protoplanetaren Scheibe, in der ein Planet deutlich zu erkennen ist. WISPIT 2 ist nach dem Suchprogramm benannt, das zu seiner Entdeckung führte („WIde Separation Planets In Time“). Frei übersetzt bedeutet das soviel wie: „Weit von ihrem Stern entfernte Planeten, über längere Zeit verfolgt“. Das System ist 430 Lichtjahre von der Erde entfernt.
Der erste Planet des Systems, der Gasriese WISPIT 2b, wurde parallel mit dem SPHERE-Instrument am VLT der ESO und dem 6,5-m-Magellan-Clay-Teleskop entdeckt. Charakteristisches Licht von angeregtem Wasserstoff (die „Hα -Linie“) zeigt, dass dieser Planet nach wie vor Gas aus seiner Umgebung akkretiert, also immer noch wächst. Die Entdeckung eines zweiten Planeten, WISPIT 2c, wurde im März 2026 auf der Grundlage von Beobachtungen mit den VLT-Instrumenten SPHERE und GRAVITY+ bekannt gegeben. Ein im August 2026 veröffentlichter Fachartikel des MPIA-Doktoranden Cade Bürgy zeigt überraschenderweise, dass sich im Zentrum der Scheibe nicht ein einzelner Stern, sondern zwei Sterne in einer sehr engen Umlaufbahn umeinander befinden!
Winzige Details als Herausforderung
Was die Erstellung aussagekräftiger astronomischer Bilder der Planetenentstehung besonders schwierig macht, ist der winzige Maßstab der beteiligten Strukturen. Würde Ihnen jemand, der zwei Meter entfernt von Ihnen steht, ein Buch hochhalten – könnten Sie dann den Text lesen? Wie wäre es mit zehn Metern? Bei der Entfernung von WISPIT 2 ist die Abbildung einer Struktur, die so groß ist wie die Entfernung zwischen Erde und Sonne („eine astronomische Einheit“, abgekürzt 1 AE), von der Detailgröße her so schwierig, als wollten Sie ein gewöhnliches Buch aus einer Entfernung von fünf Kilometern lesen.
Was Gas- und Staubstrukturen anbelangt, gibt es eigentlich nur eine Anlage, die das nötige Auflösungsvermögen besitzt: das ALMA-Observatorium – ein Feld aus 66 Radioteleskopen auf dem Chajnantor-Plateau in den chilenischen Anden, das von einem internationalen Konsortium betrieben wird . Die ALMA-Antennen lassen sich in einer ganz bestimmten Weise so „zusammenschalten“, dass sie so scharf sehen wie ein einziges riesiges Teleskop mit einem Durchmesser von bis zu 16 Kilometern. Nach der Entdeckung von WISPIT 2b war daher naheliegend, Gas und Staub in der WISPIT-2-Scheibe mit ALMA genauer unter die Lupe zu nehmen.
ALMA beobachtet das Wispit-2-System
Im September 2025 richteten sich die ALMA-Antennen auf das WISPIT-2-System. Die damalige Antennenanordnung entsprach dem größten Auflösungsvermögen, das mit ALMA möglich war. Weitere Beobachtungen folgten im November 2025 und im März 2026. Das Beobachtungsprogramm war von einem Team unter der Leitung von Stefano Facchini von der Universität Mailand geplant und vorgeschlagen worden. Zu diesem Team gehörte auch Myriam Benisty, die Leiterin der Abteilung „Planetenentstehung und Exoplaneten“ am MPIA. Facchini, Benisty und weitere Teammitglieder waren bestens vorbereitet: In den Jahren zuvor hatten sie im Rahmen des Projekts „exoALMA“ ihre Fähigkeiten geschult, aus ALMA-Beobachtungen von protoplanetaren Scheiben möglichst viele Informationen zu gewinnen. Benisty war bereits Teil der Forschungsgruppe gewesen, die WISPIT 2b entdeckt hatte.
Ein leistungsstarkes Observatorium plus ein Team erfahrener Nutzerinnen und Nutzer erwies sich als die richtige Kombination: Den Astronominnen und Astronomen gelang es, Bilder vom Staub und Gas in der protoplanetaren Scheibe aufzunehmen, die so detaillreich waren wie nie zuvor. Spannend waren insbesondere die Aufnahmen vom Gas der Scheibe: „Wir sehen deutlich, wie beide Planeten das Gas in ihrer Umgebung beeinflussen“, sagt Benisty, die diesen Teil des Projekts leitete. „WISPIT 2c hat um sich herum eine Art Höhle aus Gas geschaffen, WISPIT 2b eine Lücke im Gas der Scheibe. Um WISPIT 2b herum finden wir genau so eine Art von Gaswirbel, wie ihn Simulationen von Scheibe-Planet-Wechselwirkungen vorhergesagt haben. Beobachtet wurde solch ein Wirbel bisher allerdings nicht – aber jetzt haben wir ein Bild davon!“ WISPIT 2b ist damit der einzige Protoplanet, bei dem alle Puzzleteile der Planetenentstehung sichtbar gemacht wurden: die protoplanetare Scheibe, der Planet selbst, der Nachweis, dass der Planet noch immer Materie ansammelt, und nun eben das Gas, wie es direkt mit dem Planeten interagiert. Planetenentstehung live.
Was folgt aus Gaswirbeln?
Sollten nach diesem ersten Beispiel weitere Beobachtungen dieser Art gelingen, könnte sich eine wichtige offene Frage beantworten lassen: Wirbel allein wurden nämlich bereits in anderen protoplanetaren Scheiben beobachtet, ohne dass es dazu den direkten Nachweis eines Planeten gab. Allerdings lassen sich solche Wirbel erst einmal nicht eindeutig interpretieren: Deuten sie auf die Anwesenheit eines Planeten hin, der selbst nicht sichtbar ist? Oder sind vielleicht doch nur turbulente Prozesse in protoplanetaren Scheiben am Werk, ohne dass ein Planet existiert? In den jetzt veröffentlichten Beobachtungen sehen wir erstmals beides, Wirbel und Planet. „Hoffentlich helfen Beobachtungen wie diese in Zukunft, Scheibenmerkmale, die auf die Anwesenheit eines Protoplaneten hindeuten, von solchen zu unterscheiden, die auf andere Weise zustandekommen“, sagt Stefano Facchini. Er ist für die ALMA-Beobachtungen verantwortlich, denen wir die neuen Ergebnisse verdanken.
WISPIT 2b ist ein Gasriese in beträchtlicher Entfernung von den Zentralsternen, mit einem Abstand von 57 astronomischen Einheiten fast doppelt so weit entfernt wie Neptun von der Sonne. Im Vergleich dazu finden sich fast alle bekannten Exoplaneten viel näher an ihrem Zentralstern. Die bei der Analyse verwendeten Methoden ebnen den Weg für Beobachtungen solcher, ihrem Stern näheren Planeten. Diese könnten mit Instrumenten der nächsten Generation gelingen: dem 39-Meter-Extremely Large Telescope der ESO und, im Rahmen der geplanten Aufrüstung, mit den ALMA-Antennen, die dann über eine nochmals deutlich verbesserte Empfindlichkeit verfügen werden. In etwas mehr als einem Jahrzehnt könnten diese Instrumente eine aktualisierte Version des vorliegenden Ergebnisses liefern: eine Momentaufnahme eines Gasriesen, der sich in derselben Entfernung von seinem Stern befindet wie Jupiter oder Saturn von der Sonne. Damit gewinnen wir hoffentlich auch neue Erkenntnisse darüber, wie solche Gasriesen dazu beitragen, ein Sonnensystem wie das unsere zu formen.
