Astronomen bestätigen die Entdeckung einer mondbildenden Scheibe um einen kleinen Exoplaneten

Künstlerische Interpretation der Planetenscheibe.
GIF: ESO/L. Calzada, Alma (ESO/NAOJ/NRAO) / Benisty et al./Gizmodo

Vor zwei Jahren entdeckten Astronomen eine scheinbare Planetenscheibe um einen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, aber sie waren sich nicht sicher. Folgebeobachtungen zeigen nun, dass sie mit einer Entdeckung richtig waren, die unser Verständnis von Exomonen und ihrer Entstehung in aufstrebenden Sternensystemen verbessern könnte.

Protoplanet PDS70c hat laut neu eine Planetenscheibe disk Forschung Veröffentlicht in Astrophysical Journal Letters. Wissenschaftler glauben gleichermaßen an Forschung Es wurde vor zwei Jahren veröffentlicht, aber sie konnten die Scheibe nicht von ihrer Umgebung unterscheiden, was zu Verdacht führte. Folgebeobachtungen durch das Atacama Large Millimeter/Sub-Millimeter Array (ALMA) in Chile waren für die Bestätigung unerlässlich.

“Unsere ALMA-Beobachtungen wurden mit einer so bemerkenswerten Genauigkeit durchgeführt, dass wir feststellen können, dass die Scheibe mit dem Planeten verbunden ist und wir ihre Größe zum ersten Mal einschränken können”, erklärte die Astronomin Myriam Benisti in einer Erklärung. Benisty, der die Studie leitete, Forscher an der Universität Grenoble in Frankreich und der Universität von Chile.

In der Mitte die Planetenscheibe, die den riesigen Protoplaneten umgibt.  Der größere breite Ring dominiert den rechten Teil des ALMA-Bildes.

In der Mitte die Planetenscheibe, die den riesigen Protoplaneten umgibt. Der größere breite Ring dominiert den rechten Teil des ALMA-Bildes.
Bild: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / Benisty et al.

Durch die Beobachtung des Systems im Millimeterlicht (die Wellenlänge zwischen dem Mikrowellen- und dem Infrarotbereich des Spektrums) konnte das Team das Vorhandensein großer Staubmengen in der Umlaufbahn um PDS70c bestätigen. Wäre die Scheibe in unserem Sonnensystem, würde sie sich vom Sonnenzentrum bis etwas weiter als die Erdbahn erstrecken.

This Jupiter-like protoplanet, along with its equally gigantic sibling, PDS70b, is in orbit around a young, 5-million-year-old star located 370 light-years from Earth. The star itself hosts a circumstellar disk, within which the two protoplanets are sucking up material, resulting in pockets, or cavities, around them. Both PDS70b and PDS70c are gas giants, and both are far from their host star, at distances of 22 AU and 34 AU, respectively. By comparison, Neptune is 30 AU from our Sun, with 1 AU being the average distance of Earth to the Sun.

The circumplanetary disk around PDS70c is roughly 500 times larger than Saturn’s rings, and, as the new paper points out, the amount of mass in this disk could form up to three exomoons the size of our own Moon.

The PDS 70 system as imaged by ALMA. It shows the donut-like circumstellar disk surrounding the host star, and the protoplanet tucked away along the inside right.

The PDS 70 system as imaged by ALMA. It shows the donut-like circumstellar disk surrounding the host star, and the protoplanet tucked away along the inside right.
Image: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.

Interestingly, the new research rules out a circumplanetary disk around PDS70b. The scientists say its greedy sibling, PDS70c, is not a good sharer, and that it gobbled up the requisite building material for itself.

“This system,” according to Stefano Facchini, a co-author of the paper and a research fellow at the European Southern Observatory, “offers us a unique opportunity to observe and study the processes of planet and satellite formation.”

Indeed, the confirmation of a circumplanetary disk around PDS70c could add new clarity to ongoing theories about exomoons and how they form. In one possible scenario, protoplanets steal mass from the surrounding circumstellar disk, and the resulting blobs of mass fall onto the forming planet. But some bits of matter stay in orbit, clumping together to form natural satellites.

It’s an exciting finding, but the team is not done with the PDS70 system quite yet. They’re already looking forward to the ESO’s Extremely Large Telescope, which is currently being built in Chile’s Atacama desert. Using this tool, the astronomers are hoping to acquire even higher resolution scans of the system and build three-dimensional views showing gas moving through the circumplanetary disk.

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