Wir sahen zu, wie sich ein gescheiterter Stern in einen riesigen Planeten verwandelte

Auf manchen Ebenen ist die Bildung von Sternen und Planeten einfach: Sie entstehen dort, wo es mehr Zeug gibt. Obwohl das Rohmaterial für einen Stern eine diffuse Gaswolke sein kann, ist die Verteilung dieses Gases daher nicht vollständig gleich. Im Laufe der Zeit wird die Gravitationskraft von Regionen mit etwas mehr Material mehr Material anziehen, was schließlich dazu führt, dass genügend Material vorhanden ist, um einen Stern zu bilden. oder zwei – in vielen Fällen bildet sich mehr als eine Konzentration der Substanz; In anderen Fällen wird ein Fokus in zwei geteilt. Planeten bilden sich auch dort, wo sich Materie befindet, da sie von der Materiescheibe gebildet werden, die den sich bildenden Stern antreibt.

Während dies im Allgemeinen zutreffen mag, gibt es zwei Probleme damit. Erstens gibt es keine klare Trennlinie zwischen kleinen Sternen wie Braunen Zwergen und massiven Planeten, die wir in eine Kategorie namens Super-Jupiter eingeordnet haben. Und die Handvoll Planeten, die wir direkt abbilden konnten, scheinen von ihrem Mutterstern weg zu kreisen, wo nicht viel Material vorhanden sein sollte, um ihre Entstehung auszulösen.

Astronomen gaben diese Woche bekannt, dass sie den entstehenden Superplaneten Jupiter fotografiert haben, weit weg von dem Stern, den er zu umkreisen scheint. Dies deutet darauf hin, dass der Planet wahrscheinlich eher durch einen Prozess entstanden ist, der normalerweise Sterne hervorbringt, als durch den Prozess, der Gasriesen wie Jupiter hervorbringt.

Wir haben dich beobachtet

Der fragliche Stern heißt AB Aurigae und ist ein sehr junger Stern, der 500 Lichtjahre von der Sonne entfernt ist. Er ist in eine Gaswolke eingebettet, von der ein Teil wahrscheinlich noch in den Stern fallen wird. Hinter ihnen ist eine Staubwolke. Diese Wolke gilt aus mehreren Gründen als guter Kandidat für die Planetenbildung. Zuerst wurde Staub aus der Region entfernt, die dem Stern am nächsten ist. Zweitens wurde das Gas in der inneren Scheibe durch die Wirkung der Schwerkraft zu Spiralarmen geformt.

Ein Forscherteam nutzte die Zeit des Teleskops, um in AB Aurigae nach Planeten zu suchen. Und die Forscher fanden anscheinend einen, jetzt AB Aurigae b genannt, bei etwa 100 astronomischen Einheiten von AB Aurigae (jede astronomische Einheit ist die typische Entfernung zwischen Erde und Sonne). Das ist mehr als die doppelte Entfernung zwischen Sonne und Pluto. Diese Position platziert AB Aurigae b innerhalb des Staubrings und in einer Position, in der es in der Lage sein sollte, die Art von Spiralarmen zu erzeugen, die im Gas zwischen dem Staub und dem Stern sichtbar sind. Es muss sich auch außerhalb der Region befinden, in der die Materiedichte hoch genug ist, um die natürliche Formation des Planeten zu beherbergen.

Ein Blick in Bildarchive zeigt, dass wir Hinweise darauf haben, dass der Planet schon seit geraumer Zeit existiert. Die Bilder zeigen deutlich, dass sich AB Aurigae b im Orbit befindet.

Die Forscher verwendeten Modelle, um die Größe des Planeten zu bestimmen, der das Licht erzeugen könnte, das wir von AB Aurigae b kommen sahen. Modelle deuten darauf hin, dass der Planet zwar wahrscheinlich noch wachsen wird, aber bereits die vierfache Masse des Jupiters hat. Eine alternative Modellierungsmethode legt nahe, dass Jupiters Masse wahrscheinlich neunmal größer ist. In jedem Fall passt der Planet definitiv in die Super-Jupiter-Kategorie.

Die Abbildung zeigt auch einige schwache Objekte, die AB Aurigae b ähneln, aber weiter entfernt sind (430 und 580 AE). Dies können zusätzliche Planeten sein, aber wir brauchen zusätzliche Beobachtungen, um dies zu bestätigen.

was passiert hier?

Also, was ist hier los? Näher am Wirtsstern entstehen Gasriesen vermutlich durch Akkretion großer Gesteinskerne, die dann beginnen, Gas zu ziehen. Dies trägt zur wachsenden Masse des Planeten bei und fördert sein weiteres Wachstum. Dieses außer Kontrolle geratene Wachstum wird abgeschnitten, weil das Gas, das es speist, schließlich durch die Strahlung des jungen Sterns herausgedrückt wird.

Allerdings dürfte dieser Prozess bei den hier gezeigten Entfernungen kaum gelingen. Während mehr Gas länger bleiben muss, gibt es keine Substanz mit einer ausreichend hohen Dichte, um einen großen Kern zu bilden. Ungezügeltes Wachstum wird niemals beginnen.

Die Alternative ist ein Prozess, der dem ähnlich ist, der ein Doppelsternsystem erzeugt. Zufällige Schwankungen der Materiemenge führen zu einer Materiekonzentration, die eine ähnliche Funktion erfüllt wie ein Gesteinskern. Und da der Entstehungsort weit vom Stern entfernt ist, besteht die Möglichkeit, dass der Wachstumsprozess noch viel länger andauert und zu einem Super-Jupiter führt.

Naturastronomie, 2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01634-x (Über DOIs).