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Kosmischer „Hamburger“ zeigt Bildung eines Riesenplaneten
Was wie ein Hamburger aussieht, könnte eine besonders frühe Phase der Planetenentstehung zeigen. In der fast von der Seite betrachteten Scheibe um einen jungen Stern haben Astronomen einen einseitigen Bogen aus Schwefelmonoxid entdeckt, der mit einer schon bekannten Gasverdichtung zusammenfällt. Die chemische Spur könnte auf einen entstehenden Riesenplaneten hindeuten, beweist seine Existenz aber nicht.
Charlottesville (U.S.A.). Junge Sterne sind häufig von rotierenden Scheiben aus Gas und Staub umgeben, aus denen sich mit der Zeit Planeten bilden. Doch gerade die frühesten Stadien massereicher Planeten bleiben schwer zu beobachten, weil dichte Materie mögliche Keimlinge verdeckt und verschiedene Vorgänge ähnliche Spuren hinterlassen.
Einen ungewöhnlichen Blick auf dieses Problem ermöglicht die Scheibe von Gomez’s Hamburger, kurz GoHam. Sie ist fast genau von der Kante aus zu sehen, sodass die übereinanderliegenden Gas- und Staubschichten räumlich getrennt erscheinen. Den Spitznamen verdankt das System seiner Erscheinung mit einem dunklen Staubband zwischen zwei helleren Bereichen.
Forscher der University of Minnesota um Prof. Charles J. Law haben das Objekt mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) untersucht. Dafür werteten sie hochaufgelöste Radiobeobachtungen aus den Jahren 2022 und 2024 aus und kartierten sowohl Staub als auch das Leuchten verschiedener Gasmoleküle. Ihr besonderes Interesse galt ungewöhnlichen Regionen, in denen sich bereits ein großer Planet bilden könnte.
Die Messungen zeigen deutliche Höhenunterschiede zwischen den Molekülen. Gewöhnliches Kohlenmonoxid leuchtet weit oberhalb der Scheibenmitte, eine schwerere Variante etwas tiefer und das schwefelhaltige Kohlenstoffmonosulfid näher am dichten Staubband. Die größeren Staubkörner sammeln sich dagegen in einer vergleichsweise dünnen Schicht entlang der Mittelebene.
Weil wir fast seitlich auf die Scheibe blicken, lässt sich diese Schichtung ungewöhnlich gut erkennen. Das weit ausgedehnte Gas reicht nach den Auswertungen bis auf ungefähr 900 astronomische Einheiten vom Stern hinaus. Eine astronomische Einheit entspricht etwa dem Abstand zwischen Erde und Sonne.
„GoHam bietet uns einen seltenen und klaren Blick auf die vertikale und radiale Struktur einer sehr großen, nahezu von der Kante gesehenen Scheibe“, erklärt Charles J. Law.
Besonders auffällig ist ein schmaler, nur auf einer Seite sichtbarer Bogen aus Schwefelmonoxid (SO). Seine intensivste Emission liegt nahe der schon früher beschriebenen Verdichtung GoHam b, rund 280 astronomische Einheiten vom Zentralstern entfernt. Die Gasbewegung passt dabei weitgehend zur Rotation der Scheibe, obwohl die chemische Verteilung deutlich asymmetrisch ausfällt.
Die Forscher vermuten, dass Gas in dieser Region örtlich erhitzt wird. Stöße und erhöhte Temperaturen könnten schwefelhaltige Stoffe aus eisigen Staubkörnern freisetzen und dadurch das Schwefelmonoxid-Signal verstärken. Eine mögliche Ursache wäre Materie, die unter ihrer eigenen Schwerkraft zu einem künftigen Riesenplaneten zusammenklumpt.
Auch die Verteilung des Staubs ist einseitig. Südlich des Sterns erscheint seine Millimeterstrahlung heller und radial weiter ausgedehnt, die Schicht aber zugleich schmaler. Zusätzlich weisen schwache Kohlenmonoxid-Signale im nördlichen Außenbereich auf Gasbewegungen hin, die mit einem ausströmenden Scheibenwind vereinbar sind.