gov-civil-vilareal.ptEine Materialscheibe um einen fremden Planeten bildet möglicherweise Monde, während wir zusehen
>Bisher haben Astronomen fast 4.500 Exoplaneten gefunden, die andere Sterne umkreisen. Aber trotz dieser großen Zahl gibt es keinen festen Nachweis eines Exomoons, eines Mondes, der einen dieser Planeten umkreist * .
Jedoch, Es gibt faszinierende Beweise dafür, dass ein Planet, der einen nahen Stern umkreist, über die Rohstoffe verfügt, um einen Mond zu bauen , und dort können sich gerade ein oder mehrere Monde bilden. Neue (und extrem coole) Beobachtungen bestätigen frühere, dass der Planet von einer Staubscheibe mit genügend Masse umgeben ist, um mehrere Monde von der Größe unseres eigenen Mondes zu machen.
Der Stern heißt PDS 70 . Sie ist etwa 365 Lichtjahre entfernt und sehr jung, etwa 5 Millionen Jahre alt (zum Vergleich: die Sonne ist 4,6 Milliarden Jahre alt, tausendmal älter). Es ist so jung, dass es noch von einer kreisförmigen Scheibe aus Gas und Staub umgeben ist, die in hochauflösenden Bildern deutlich zu sehen ist. Es ist eigentlich eher ein Ring, eine Scheibe mit einem riesigen Hohlraum in der Mitte. Der innere Rand des Rings ist etwa 6,8 Milliarden Kilometer vom Stern entfernt und erstreckt sich auf etwa 15 Milliarden (wir sehen ihn schräg, sodass er wie eine Ellipse aussieht).
Der Stern PDS 70 ist von einem Staubring und zwei bekannten Planeten umgeben. Der innere Planet ist zu schwach, um hier gesehen zu werden, aber der helle Fleck an der 2:00-Position vom Stern ist PDS 70c, der eine Materialscheibe um sich herum beherbergt, die möglicherweise Monde bildet. Quelle: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.
Zwischen dem Stern und dem Ring befinden sich zwei bekannte Planeten, die PDS 70b und c genannt werden. Es ist nicht bekannt, wie groß sie sind, aber es ist sehr wahrscheinlich, dass beide zwischen dem 1- und 10-fachen der Masse von Jupiter liegen. Der äußere, PDS 70c, befindet sich sehr nahe am inneren Rand des Rings, und es ist wahrscheinlich, dass die Schwerkraft des Planeten den inneren Rand des Rings abschneidet und Gas und Staub anzieht, die dem Stern näher kommen. Beide Planeten zusammen haben eine große Region um den Stern herum durch die Gravitation zum Ring hin sauber gefegt.
Im Jahr 2019 berichtete jedoch ein Astronomenteam, das ALMA (das Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) verwendet, einen Überschuss an langwelligem Licht von PDS 70c zu finden. Bei dieser Wellenlänge (855 Mikrometer oder 0,855 mm, wenn Sie sich Notizen machen) sollte der Planet sehr schwach sein, also muss dies von etwas anderem kommen. Sie kamen zu dem Schluss, dass es ein zirkumplanetare Scheibe , eine Staubscheibe um den Planeten selbst, die bei dieser Wellenlänge leuchten kann.
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Eine Nahaufnahme des Planeten PDS 70c (rechts) zeigt, dass er sauber vom inneren Rand der äußeren Scheibe (links) getrennt ist und die überschüssige Helligkeit auf eine zirkumplanetare Staubscheibe zurückzuführen ist (der ausgedehnte Fuzz um den Planeten in dieses Bild ist Hintergrundlicht und nicht von der Festplatte, die hier zu klein ist). Quelle: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al.
Neue Beobachtungen belegen es jedoch . Sie haben eine höhere Auflösung und können den Planeten sauber vom inneren Rand des äußeren Rings trennen, was ziemlich überzeugend zeigt, dass das überschüssige Licht aus der Umgebung des Planeten kommt. Die zirkumplanetare Scheibe ist nicht aufgelöst (das heißt, sie erscheint dem Teleskop wie ein Punkt), was bedeutet, dass sie einen Durchmesser von weniger als etwa 360 Millionen Kilometern haben muss, ein Bruchteil größer als die Umlaufbahn der Erde um die Sonne. Angesichts ihrer Helligkeit schätzen sie, dass sie wahrscheinlich auch nicht kleiner als etwa 180 Millionen km ist.
Der Staub in der Scheibe ist kalt, etwa -245° C (-410° F) – wohlgemerkt, dieser Planet ist ungefähr so weit von seinem Stern entfernt wie Neptun von der Sonne. Mächtig kühl in diesen Teilen. Angesichts der Temperatur und der wahrscheinlichen Staubkorngröße schätzen die Astronomen die Scheibenmasse auf etwa das 0,007- bis 0,031-fache der Erdmasse. Das ist ungefähr die ½ bis 2,5-fache Masse unseres Mondes, also möglicherweise genug, um einen anständigen Satelliten zu bauen. Ich werde bemerken, dass dies die Masse ist jetzt ; es ist möglich, dass sich dort bereits ein Mond oder mehrere Monde gebildet haben, also ist dies die Masse, die von einem laufenden Mondbildungsprozess übrig bleibt.
Das ist so cool! Möglicherweise erleben wir die Entstehung eines Jupiter-ähnlichen Mondsystems mit PDS 70c. Tolle.
Der andere Planet, PDS 70b, hat ebenfalls eine zu hohe Emission von 855 Mikrometern, also könnte er auch eine zirkumplanetare Scheibe haben. Es ist näher am Stern, daher muss die Scheibe kleiner sein (die Schwerkraft des Sterns verkleinert seine Größe; wenn er zu groß wird, wird der Staub vom Planeten weggezogen). Bildet es auch Monde? Vielleicht.
Kunstwerk, das den zirkumplanetaren Staubring um PDS 70c darstellt und einen möglichen Mond, der sich dort bildet. Kredit: NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Vorhin sagte ich, dass die Planeten einen großen Bereich des Systems von Staub befreit haben. Die ALMA-Beobachtungen zeigen jedoch auch, dass es eine innere Staubring, der sich nicht weiter als etwa 2,5 Milliarden km vom Stern entfernt erstreckt. Dieser Ring ist schwach und daher nicht besonders massiv; die Autoren schätzen, dass es eine Masse von nicht mehr als etwa 1/3 der Erde hat, und möglicherweise weniger. Es könnte einen kleineren Planeten dazu bringen, näher heranzukommen, aber angesichts der geringen Verteilung des Staubes scheint dies unwahrscheinlich. Auf der anderen Seite, wenn es Planeten so nahe am Stern gibt, wären sie fast unmöglich zu entdecken.
Darüber hinaus sehen sie, dass der äußere Ring einen hellen Bereich enthält, in dem sich möglicherweise Staub ansammelt. Das könnte darauf hindeuten, dass ein weiterer Planet in der Nähe des Rings kreist, zu schwach, um ihn auf den Bildern zu erkennen. Die scharfe Außenkante des Rings impliziert auch, dass etwas da draußen ihn abschneidet. Es ist nicht schlüssig, aber dieses System hält offensichtlich viele Überraschungen bereit. Ich gehe davon aus, dass Astronomen es in den kommenden Jahren viel beobachten werden.
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Ich frage mich, ob unser eigenes Sonnensystem vor 4,55 Milliarden Jahren so aussah, als die Planeten gerade erst zu verschmelzen begannen. Ich genieße die wissenschaftlichen Aspekte von PDS 70, was wir daraus über die Sternen- und Planetenbildung lernen können. Aber es ist schwer, es nicht persönlich zu nehmen und sich zu fragen, ob es so ist, als würde man unsere eigenen Babybilder sehen, wenn welche vor Äonen aufgenommen wurden.
*Es gibt überzeugende Beweise dafür, dass die jupitergroße Welt Kepler-1625b einen neptungroßen Mond haben könnte, aber es wurde noch nicht bestätigt.
