Astronomen geleid door een groep van het Max Planck Instituut voor Astronomie in Heidelberg, Duitsland heeft een spectaculaire momentopname gemaakt van de vorming van planeten rond de jonge dwergster PDS 70. Door gebruik te maken van het SPHERE-instrument van ESO's Very Large Telescope (VLT), een van de krachtigste instrumenten voor het jagen op planeten die er bestaan, heeft het internationale team de eerste robuuste detectie van een jonge planeet, genaamd PDS 70b, een pad banen door het planeetvormende materiaal rond de jonge ster.

Het SPHERE-instrument stelde het team ook in staat om de helderheid van de planeet bij verschillende golflengten te meten, waarmee eigenschappen van de atmosfeer konden worden afgeleid.

De planeet valt heel duidelijk op in de nieuwe waarnemingen, zichtbaar als een helder punt rechts van het zwartgeblakerde midden van het beeld. Het bevindt zich ongeveer drie miljard kilometer van de centrale ster, ongeveer gelijk aan de afstand tussen Uranus en de zon. Uit de analyse blijkt dat PDS 70b een gigantische gasplaneet is met een massa die enkele malen groter is dan die van Jupiter. Het oppervlak van de planeet heeft een temperatuur van ongeveer 1000°C, waardoor het veel heter is dan welke planeet dan ook in ons eigen zonnestelsel.

Het donkere gebied in het midden van het beeld is te wijten aan een coronagraaf, een masker dat het verblindende licht van de centrale ster blokkeert en astronomen in staat stelt zijn veel zwakkere schijf en planetaire metgezel te detecteren. Zonder dit masker, het zwakke licht van de planeet zou volkomen overweldigd worden door de intense helderheid van PDS 70.

"Deze schijven rond jonge sterren zijn de geboorteplaatsen van planeten, maar tot nu toe hebben slechts een handvol waarnemingen hints van babyplaneten ontdekt, " legt Miriam Keppler uit, die het team leidde achter de ontdekking van de nog steeds vormende planeet van PDS 70. "Het probleem is dat tot nu toe de meeste van deze planeetkandidaten zouden gewoon functies op de schijf kunnen zijn."

De ontdekking van de jonge metgezel van PDS 70 is een opwindend wetenschappelijk resultaat dat al nader onderzoek verdient. Een tweede elftal, met veel van dezelfde astronomen als het ontdekkingsteam, inclusief Keppler, heeft in de afgelopen maanden de eerste waarnemingen opgevolgd om de prille planetaire metgezel van de PDS 70 in meer detail te onderzoeken. Ze maakten niet alleen het spectaculair heldere beeld van de hier getoonde planeet, maar waren zelfs in staat om een ​​spectrum van de planeet te verkrijgen. Analyse van dit spectrum gaf aan dat de atmosfeer troebel is.

De planetaire metgezel van de PDS 70 heeft een overgangsschijf gebeeldhouwd - een protoplanetaire schijf met een gigantisch "gat" in het midden. Deze innerlijke gaten zijn al tientallen jaren bekend en er wordt gespeculeerd dat ze werden geproduceerd door schijf-planeet interactie. Nu kunnen we de planeet voor het eerst zien.

"Keppler's resultaten geven ons een nieuw venster op de complexe en slecht begrepen vroege stadia van planetaire evolutie, " zegt André Müller, leider van het tweede team om de jonge planeet te onderzoeken. "We moesten een planeet in de schijf van een jonge ster observeren om de processen achter planeetvorming echt te begrijpen." Door de atmosferische en fysieke eigenschappen van de planeet te bepalen, de astronomen kunnen theoretische modellen van planeetvorming testen.

Deze glimp van de in stof gehulde geboorte van een planeet was alleen mogelijk dankzij de indrukwekkende technologische mogelijkheden van ESO's SPHERE-instrument, die exoplaneten en schijven rond nabije sterren bestudeert met behulp van een techniek die bekend staat als beeldvorming met hoog contrast - een uitdagende prestatie. Zelfs bij het blokkeren van het licht van een ster met een coronagraaf, SPHERE moet nog steeds slim bedachte observatiestrategieën en gegevensverwerkingstechnieken gebruiken om het signaal van de zwakke planetaire begeleiders rond heldere jonge sterren op meerdere golflengten en tijdperken uit te filteren.

Thomas Henning, directeur van het Max Planck Instituut voor Sterrenkunde en leider van de teams, vat het wetenschappelijke avontuur samen:"Na meer dan een decennium van enorme inspanningen om deze hightech-machine te bouwen, nu stelt SPHERE ons in staat om de oogst binnen te halen met de ontdekking van babyplaneten!"

Dit onderzoek werd gepresenteerd in twee papers, getiteld "Ontdekking van een planetaire massa-metgezel binnen de opening van de overgangsschijf rond PDS 70" en "Orbitale en atmosferische karakterisering van de planeet binnen de opening van de PDS 70 overgangsschijf", beide worden gepubliceerd in Astronomie en astrofysica .