Zusammenfassung:
Astronomen bestätigten kürzlich einen extrem jungen riesigen Exoplaneten, Elias 2-24 b. Der Planet ist etwa 450 Lichtjahre von der Erde entfernt und weniger als 1 Million Jahre alt. Er ist immer noch tief in der Gas- und Staubscheibe um seinen Mutterstern vergraben und sammelt weiterhin Material aus dem umgebenden Material. Es ist nicht nur der jüngste jemals entdeckte Planet, sondern er hat sich auch viel schneller gebildet, als aktuelle Theorien zur Planetenentstehung erwarten.
Elias 2-24 b hat ungefähr die gleiche Masse wie Jupiter und das Sternensystem, in dem es sich befindet, befindet sich noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium. Nach der Geburt eines jungen Sterns verbleibt in der Regel eine große Menge Gas, Staub, Eis und Gesteinsmaterial um ihn herum, das um den Stern rotiert und eine protoplanetare Scheibe bildet. Im Laufe der Zeit kollidierte das Material in der Scheibe allmählich, sammelte sich und bildete unter dem Einfluss der Schwerkraft immer größere Himmelskörper, aus denen sich schließlich Planeten entwickelten. Es kommt äußerst selten vor, dass Astronomen dabei Planeten direkt beobachten, da neugeborene Planeten oft von genau dem Gas und Staub verdeckt werden, aus dem sie entstanden sind.
Die Forscher nutzten den Koronographen am Keck-Observatorium auf Hawaii, um zuvor gesammelte Beobachtungsdaten erneut zu analysieren. Ein Koronograph blockiert das extrem helle Licht eines Sterns und gibt Astronomen die Möglichkeit, nach nahegelegenen, viel weniger leuchtenden Objekten zu suchen. Das Forschungsteam hat zuvor sieben Sterne beobachtet, die von materiellen Scheiben umgeben sind, und es wurde angenommen, dass Strukturen wie Ringe und Lücken in diesen Scheiben möglicherweise mit der Entstehung der Planeten zusammenhängen.
Darunter gibt es eine sehr offensichtliche schmale Lücke in der Staubscheibe um Elias 2-24. Forscher glauben, dass, wenn ein Planet hier wachsen würde, seine Schwerkraft weiterhin umgebendes Material wegsaugen und eine Umlaufbahn in der Scheibe freimachen würde, wodurch eine offensichtliche Lücke entstehen würde. Schließlich fanden die Forscher Elias 2-24 b innerhalb dieser Lücke.
Die Entdeckung dieses Planeten liegt tatsächlich etwa 10 Jahre zurück. Zuvor hatte das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Chile eine Lücke in der Staubscheibe um Elias 2-24 entdeckt. Anschließend entdeckte das Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte einen sehr schwachen Lichtpunkt in dieser Lücke. Astronomen vermuteten damals, dass es sich um einen entstehenden Planeten handeln könnte, aber diese Erklärung ließ sich nur schwer mit bestehenden Modellen der Planetenentstehung in Einklang bringen.
Das Problem besteht darin, dass dieser Kandidatplanet sehr weit von seinem Mutterstern entfernt ist, etwa 55-mal so weit wie die Entfernung von der Erde zur Sonne. Nach aktueller Theorie würde es etwa 5 Millionen Jahre dauern, bis sich ein riesiger Planet mit der Masse des Jupiters in einem Abstand von der Sonne bildet, der der Umlaufbahn des Jupiter entspricht, und wenn er weiter vom Stern entfernt ist, dauert es normalerweise länger. Allerdings ist das Sternensystem, in dem sich Elias 2-24 b befindet, weniger als 1 Million Jahre alt, was bedeutet, dass es in viel kürzerer Zeit als theoretisch erwartet ein großflächiges Wachstum abgeschlossen haben muss.
Die Forscher haben dann die historischen Beobachtungsdateien des Keck-Observatoriums abgerufen, in der Hoffnung, zu bestätigen, ob der mysteriöse Lichtfleck bereits aufgetaucht war. Die Ergebnisse zeigten, dass dieselbe schwache Lichtquelle auch in den Beobachtungsdaten des Keck-Teleskops aus den Jahren 2018 und 2020 auftauchte. Durch die Kombination von Beobachtungen aus verschiedenen Jahren und die Verfolgung der Position des Flecks im Laufe der Zeit stellten die Forscher fest, dass er sich in einer Weise bewegte, die mit einem Planeten übereinstimmte, der den Stern umkreiste, und nicht mit einem Hintergrundstern oder einem Artefakt, das durch den Bildgebungsprozess des Teleskops erzeugt wurde.
Diese Langzeitbeobachtungen ermöglichten es dem Forscherteam schließlich zu bestätigen, dass es sich bei diesem mysteriösen Lichtfleck um Elias 2-24 v handelt. Er hat nicht nur eine Masse in der Nähe von Jupiter, sondern befindet sich auch noch im Wachstumsstadium der weiteren Akkretion von umgebendem Material, sodass Astronomen tatsächlich den „Geburtsprozess“ eines Riesenplaneten beobachten.
Diese Entdeckung stellt bestehende Theorien zur Planetenentstehung vor neue Herausforderungen. Die jüngsten Planeten, von denen bisher angenommen wurde, dass sie sich in den Systemen PDS 70 und WISPIT 2 befinden, sind alle über 5 Millionen Jahre alt. Elias 2-24 b ist weniger als 1 Million Jahre alt, hat aber fast die Masse von Jupiter erreicht, was darauf hindeutet, dass die Entstehungsrate von Riesenplaneten viel schneller sein könnte als bisher angenommen.
Forscher wiesen darauf hin, dass die Milchstraße ständig neue Sterne und Planeten bildet, sodass es im Universum tatsächlich Planeten in verschiedenen Entwicklungsstadien gibt. Allerdings ist der Bereich, den bestehende Teleskope direkt beobachten können, immer noch sehr begrenzt. Die meisten der etwa 6.000 bestätigten Exoplaneten sind Milliarden Jahre alt und kreisen typischerweise relativ nahe um ihre Muttersterne. Im Gegensatz dazu sind neugeborene Planeten oft in dicken Staub- und Gasschichten verborgen, was es für Astronomen schwierig macht, sie direkt zu sehen.
Traditionelle Methoden zur Entdeckung von Exoplaneten verschärfen diese Tendenz noch weiter. Eine große Anzahl von Exoplaneten wird durch die Transitmethode entdeckt. Wenn ein Planet zwischen Erdbeobachtern und dem Stern vorbeizieht, blockiert er kurzzeitig einen Teil des Lichts des Sterns, was zu einer leichten Abnahme der Helligkeit des Sterns führt. Aber junge Planeten können von dicken Staubscheiben verdeckt werden, und Planeten, die weiter von ihren Sternen entfernt sind, haben sehr lange Umlaufzeiten, sodass Transitereignisse seltener sind.
Elias 2-24 b bietet Wissenschaftlern daher eine äußerst seltene Gelegenheit, das früheste Wachstum eines Riesenplaneten direkt zu untersuchen. Forscher glauben, dass diese Art extrem junger Planeten dazu beitragen kann, die derzeit auf theoretischen Berechnungen, Computersimulationen und Beobachtungen junger Sterne basierenden Planetenentstehungsmodelle zu verbessern und zu erklären, warum manche Planeten in sehr kurzer Zeit schnell wachsen können.
Es wird erwartet, dass das römische Weltraumteleskop Nancy Grace der NASA diese Beobachtungsfähigkeit in Zukunft weiter ausbauen wird. Das römische Teleskop wurde am 30. August gestartet und ist mit einem fortschrittlicheren Koronographen ausgestattet, der die extrem schwachen Planeten in der Umgebung effektiver vom starken Glanz der Sterne unterscheiden kann.
Das römische Teleskop kann auch direkte Bildgebungsmethoden verwenden, um junge Planeten zu finden, und wird voraussichtlich Planeten beobachten, die näher am Stern liegen, darunter einige „Jupiter-Zwillinge“, die derzeit mit Teleskopen nur schwer direkt zu sehen sind. Im Vergleich dazu ist Elias 2-24 b derzeit etwa zehnmal weiter von seinem Mutterstern entfernt als eine typische Jupiterumlaufbahn.
Astronomen hoffen, dass mit der Einführung einer neuen Generation von Beobachtungsgeräten wie Roman nach und nach eine große Anzahl von „Babyplaneten“ sichtbar wird, die lange Zeit in der protoplanetaren Scheibe verborgen waren. Durch die Beobachtung junger Planeten unterschiedlichen Alters, unterschiedlicher Umlaufentfernungen und unterschiedlicher Massen können Wissenschaftler möglicherweise erstmals den gesamten Prozess von einer Staub- und Gasscheibe bis hin zu einem ausgereiften Planetensystem vollständiger wiederherstellen.
Die Entdeckung von Elias 2-24 b bedeutet, dass Astronomen nun direkt Anzeichen für das Wachstum von Riesenplaneten in einer realen kosmischen Umgebung erkennen können, und dieser Planet, der weniger als 1 Million Jahre alt ist, zeigt auch, dass sich zumindest einige Riesenplaneten in viel kürzerer Zeit schnell bilden können, als von traditionellen Modellen vorhergesagt. Die Forschungsergebnisse wurden am 16. September 2026 in „The Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht.
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