ESO-Teleskope liefern Hinweise auf exotische „Tatooine-Planeten“ in Mehrfach-Sternsystemen

Andreas Müller

04/09/202004/09/2020 aktualisiert 3 min

Modell der Beobachtungsdaten des inneren Ringes von GW Orionis. Copyright: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al. — Modell der Beobachtungsdaten des inneren Ringes von GW Orionis.
Copyright: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.

Exeter (Großbritannien) – Mit dem Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (VLT der ESO) haben Astronomen den ersten direkten Beweis dafür gefunden, dass Gruppen von Sternen sie umgebende planetenbildende Scheiben zerreißen können, sodass sie sich verformen und geneigte Ringe ausbilden. Auf derart verkippten Ringen innerhalb verzerrter Scheiben könnten sich dann exotische Planeten bilden, die dem Planeten Tatooine, der in der Star-Wars-Sage zwei Sonnen umkreist, ähnlich sein könnten.

Wie das Team um Professor Stefan Kraus von der University of Exeter aktuell im Fachjournal „Science“ (DOI: 10.1126/science.aba4633) berichtet, haben sie das 1.300 Lichtjahre entfernt im Sternbild Orion gelegene System GW Orionis mit dem VLT 11 Jahre lang untersucht. Dieses besteht aus drei Sternen und – wie sich nun zeigt – aus einer diese drei Sterne umgebenden auseinandergebrochenen protoplanetaren Scheibe.

Während unser eigenes Sonnensystem bemerkenswert flach ist, weil alle Planeten in der gleichen Ebene kreisen, muss dieser Zustand aber nicht immer der Fall sein – vor allem nicht, wenn die planetenbildenden Staub- und Gasscheiben mehrere Sterne umkreisen.

Der innere Ring von GW Orionis: Modell und SPHERE-Beobachtungen Copyright: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al. — Der innere Ring von GW Orionis: Modell und SPHERE-Beobachtungen
Copyright: ESO/L. Calçada, Exeter/Kraus et al.

„Unsere Bilder zeigen einen Extremfall, in dem die Scheibe überhaupt nicht flach ist, sondern sie sich verformt und einen schiefen Ring aufweist, der sich von der Scheibe gelöst hat“, erläutert Kraus. Der schräge Ring befindet sich dabei im inneren Teil der Scheibe in der Nähe der drei Sterne.

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Die aktuelle Studie zeigt zudem, dass dieser innere Ring 30 Erdmassen an Staub enthält. Genügend Material also, um Planeten bilden zu können: „Alle Planeten, die sich innerhalb des verkippten Rings bilden, werden den Stern auf stark schrägen Bahnen umkreisen. Wir prognostizieren, dass viele Planeten auf schrägen, weit auseinander liegenden Bahnen in zukünftigen Beobachtungskampagnen, zum Beispiel mit dem ELT, entdeckt werden“, erklärt Teammitglied Alexander Kreplin von der Universität Exeter. Gemeint sind geplante Beobachtungen mit dem derzeit im Bau befindlichen „Extremely Large Telescope“ (ELT) der ESO, das noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden soll.

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Da mehr als die Hälfte der Sterne am Himmel mit einem oder mehreren Begleitern geboren werden, ergebe sich daraus eine aufregende Perspektive, so die Forscher: „Es könnte eine unbekannte Population von Exoplaneten geben, die ihre Sterne auf sehr geneigten und weit entfernten Bahnen umkreisen.“

Simulationen anhand der Beobachtungsdaten zeigen, dass die Verlagerung in den Bahnen der drei Sterne dazu führen könnte, dass die Scheibe um die drei Sterne in verschiedene Ringe zerbricht. Die beobachtete Form des inneren Rings stimmt zudem mit Vorhersagen aus numerischen Simulationen darüber überein, wie die Scheibe zerfallen würde.

Interessanterweise ist ein anderes Team, das dasselbe System mit der Teleskopanlage ALMA untersucht hat, der Meinung, dass ein weiterer Faktor erforderlich ist, um das System zu verstehen. „Wir denken, dass das Vorhandensein eines Planeten zwischen diesen Ringen notwendig ist, um zu erklären, warum die Scheibe auseinander gerissen ist“, sagt Jiaqing Bi von der Universität von Victoria in Kanada, der eine Studie über GW Orionis leitete, die bereits im Mai dieses Jahres im „The Astrophysical Journal Letters“ (DOI: 10.3847/2041-8213/ab8eb4) veröffentlicht wurde. Das Team identifizierte drei Staubringe in den ALMA-Beobachtungen, wobei der äußerste Ring der größte ist, der jemals bei planetenbildenden Scheiben beobachtet wurde.

Zukünftige Beobachtungen mit dem ELT und anderen Teleskopen der nächsten Generation könnten dann helfen, die Natur von GW Orionis vollständig zu enträtseln und junge Planeten zu entdecken, die sich um seine drei Sterne bilden.

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