Wenn Sterne jung sind, sind sie in breite, abgeflachte Materiekreise gehüllt. Astronomen nennen diese Merkmale "protoplanetare Scheiben", weil sich Staub und Gas zu den Kugeln zusammenballen, die letztendlich zu Planeten werden. Forscher haben lange vermutet, dass "Protoplaneten" - halbgebackene Welten innerhalb dieser Scheiben - große Lücken in den Meeren von losem Material schnitzen könnten, die Teleskope möglicherweise erkennen könnten.
Nun scheint diese Theorie bestätigt zu sein: Zwei Planeten wurden in den Lücken einer Scheibe um PDS 70 entdeckt, einem kleinen Stern im Sternbild Centaurus, der sich 370 Lichtjahre von der Erde entfernt befindet.
PDS 70 ist ein relativ neuer Stern in unserer Galaxie, der sich vor etwa 6 Millionen Jahren gebildet hat. (Zum Vergleich: Unsere Sonne ist ungefähr 4,5 Milliarden Jahre alt.) Und der außerirdische Stern ist immer noch von einer Scheibe umgeben, die Astronomen durch Teleskope erkennen können.
Diese Scheibe hat eine große Lücke, einen Punkt ohne Staub und Gas, der für die fortschrittlichsten Teleskope der Menschheit sichtbar ist, wie ALMA, eine Reihe von Radioteleskopen in der Atacama-Wüste und das Hubble-Weltraumteleskop. Die Scheibe der PDS 70 erstreckt sich von 1,9 Milliarden Meilen außerhalb des Sterns (3,1 Milliarden Kilometer) - etwas näher am Stern als dort, wo Uranus die Sonne umkreist - bis 6,1 Milliarden Kilometer (3,8 Milliarden Meilen) oder weiter vom Stern entfernt als Plutos durchschnittliche Entfernung von der Sonne.
Bereits im Juli 2018 entdeckte das Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory einen riesigen Planeten, der zwischen dem Vier- und 17-fachen der Jupitermasse liegt und die PDS 70 nahe dem inneren Rand dieser Lücke umkreist. Astronomen nannten diesen Planeten PDS 70b. In einem neuen Artikel, der am Montag (3. Juni) in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht wurde, enthüllten Wissenschaftler, dass sich in dieser Lücke ein zweiter Planet befindet.
Der neu entdeckte Planet PDS 70c hat eine Masse, die zwischen dem Ein- und Zehnfachen der Masse des Jupiter liegt. Diese Welt kreist näher am äußeren Rand der Lücke in einer Entfernung, die Neptuns 5,3 Milliarden km (3,3 Milliarden Meilen) ähnelt. PDS 70c umkreist seinen Stern einmal pro zwei Umlaufbahnen seines größeren inneren Zwillings.
"Wir waren sehr überrascht, als wir den zweiten Planeten fanden", sagte Sebastiaan Haffert, Astronom am Leiden Observatory in den Niederlanden und Hauptautor des Papiers, in einer Erklärung.
Nichts davon erreicht den Beweis, dass es so viele protoplanetare Scheibenlücken bei jungen Planeten gibt, schrieben die Forscher. Die Ergebnisse sind jedoch suggestiv.
"Mit Einrichtungen wie ALMA, Hubble oder großen bodengestützten optischen Teleskopen ... sehen wir überall Scheiben mit Ringen und Lücken. Die offene Frage war, gibt es dort Planeten? In diesem Fall lautet die Antwort ja", sagte Julien Girard Astronom am Space Telescope Science Institute in Baltimore und Autor des Papiers, sagte in der Erklärung.
Das Erkennen von Exoplaneten in solchen Lücken ist eine Herausforderung, denn um sichtbar zu sein, muss die Scheibe ihre flache Seite der Erde präsentieren, nicht ihren Rand. Aber Astronomen entdecken Exoplaneten normalerweise indirekt, indem sie beobachten, wie sie vor ihren Sternen vorbeiziehen. Ein Planet, der in einer Scheibe umkreist, die der Erde zugewandt ist, wird niemals zwischen Erde und Stern verlaufen, daher muss eine solche Welt direkt abgebildet werden. Während Tausende von Exoplaneten durch die indirekte Methode entdeckt wurden, ist eine direkte Erkennung selten.
Dies ist nur das zweite Multiplanet-System, das jemals direkt abgebildet wurde, sagten die Forscher. Und die beiden Planeten sind Teil von etwas mehr als einem Dutzend Exoplaneten, die jemals direkt entdeckt wurden.
Die Forscher sagten, sie hoffen, andere Teleskope als das VLT auf den Planeten trainieren zu können, um mehr über sie zu erfahren und das Verständnis der Wissenschaftler darüber zu vertiefen, wie junge Planeten protoplanetare Scheiben formen und von ihnen geformt werden.
