NASA’s Webb untersucht die Mond bildende Scheibe um einen massereichen Planeten

Originalveröffentlichung am 29.09.2025 zu finden unter: https://science.nasa.gov/mission/webb/latestnews/

Zusammenfassung: Die Scheibe gibt Aufschluß darüber, wie sich die Monde von Gasriesen im Sonnensystem wie Jupiter gebildet haben könnten

Unser Sonnensystem umfaßt acht Hauptplaneten und mehr als 400 bekannte Monde, die sechs dieser Planeten umkreisen. Woher kommen sie alle? Es gibt mehrere Entstehungsmechanismen. Große Monde, wie die vier Galileischen Monde um Jupiter, sind vermutlich aus einer Staub- und Gasscheibe entstanden, die den Planeten bei seiner Entstehung umgab. Das wäre allerdings vor über 4 Milliarden Jahren geschehen, und heute gibt es nur spärliche forensische Beweise dafür.

Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat erstmals direkte Aufnahmen von Material in einer Scheibe um einen großen Exoplaneten geliefert, der über 625 Lichtjahre entfernt ist. Diese Scheibe ist möglicherweise eine Art Baustelle für Monde. In unserer Galaxis gibt es vermutlich mehr Monde als Planeten, und einige davon könnten Lebensraum für Leben, wie wir es kennen, bieten. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die Entstehungsszenarien von Monden zu verstehen.

NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop hat die ersten direkten Messungen der chemischen und physikalischen Eigenschaften einer potenziellen Mond bildenden Scheibe geliefert, die einen großen Exoplaneten umgibt. Die kohlenstoffreiche Scheibe, die den 625 Lichtjahre von der Erde entfernten Planeten CT Cha b umgibt, ist möglicherweise eine Baustelle für Monde, obwohl in den Webb-Daten keine Monde entdeckt wurden.

Die Ergebnisse wurden heute in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Der junge Stern, den der Planet umkreist, ist nur 2 Millionen Jahre alt und sammelt noch immer zirkumstellares Material an. Die von Webb entdeckte zirkumplanetare Scheibe ist jedoch nicht Teil der größeren Akkretionsscheibe um den Zentralstern. Die beiden Objekte sind 74 Milliarden Kilometer voneinander entfernt.

Die Beobachtung der Entstehung von Planeten und Monden ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis der Entwicklung von Planetensystemen in unserer Galaxis. Monde sind wahrscheinlich zahlreicher als Planeten, und einige könnten Lebensräume für Leben, wie wir es kennen, sein. Aber wir treten erst jetzt in eine Ära ein, in der wir ihre Entstehung beobachten können.

Diese Entdeckung fördert ein besseres Verständnis der Entstehung von Planeten und Monden, sagen Forscher. Die Daten von Webb sind von unschätzbarem Wert für Vergleiche mit der Entstehung unseres Sonnensystems vor über 4 Milliarden Jahren.

„Wir können Hinweise auf die Scheibe um den Begleiter sehen und zum ersten Mal die Chemie untersuchen. Wir sind nicht nur Zeugen der Mondentstehung, sondern auch der Entstehung dieses Planeten“, sagte Ko-Autorin Sierra Grant von der Carnegie Institution for Science in Washington.

„Wir sehen, welches Material sich ansammelt, um den Planeten und die Monde zu bilden“, fügte Hauptautor Gabriele Cugno von der Universität Zürich und Mitglied des National Center of Competence in Research PlanetS hinzu.

Sternenlicht analysieren

Infrarotbeobachtungen von CT Cha b wurden mit Webb’s MIRI (Mid-Infrared Instrument) unter Verwendung seines Spektrographen mit mittlerer Auflösung durchgeführt. Ein erster Blick in Webb’s Archivdaten ergab Hinweise auf Moleküle innerhalb der zirkumplanetaren Scheibe, was zu einer eingehenderen Untersuchung der Daten führte. Da das schwache Signal des Planeten im gleißenden Licht seines Muttersterns untergeht, mußten die Forscher das Licht des Sterns mit Hilfe kontrastreicher Methoden vom Licht des Planeten trennen.

„Wir sahen Moleküle an der Position des Planeten und wußten daher, daß es dort etwas gab, das es wert war, weiter zu erforschen, und verbrachten ein Jahr damit, es aus den Daten herauszufiltern. Das erforderte wirklich viel Ausdauer“, sagte Grant.

Letztendlich entdeckte das Team sieben kohlenstoffhaltige Moleküle innerhalb der Scheibe des Planeten, darunter Acetylen (C₂H₂) und Benzol (C₆H₆). Diese kohlenstoffreiche Chemie steht in starkem Kontrast zu der Chemie, die in der Scheibe um den Mutterstern zu beobachten ist, wo die Forscher Wasser, aber keinen Kohlenstoff fanden. Der Unterschied zwischen den beiden Scheiben liefert Hinweise auf ihre schnelle chemische Entwicklung innerhalb von nur 2 Millionen Jahren.

Entstehung der Monde

Seit langem wird vermutet, daß die vier großen Monde des Jupiter aus einer zirkumplanetaren Scheibe entstanden sind. Diese Galileischen Monde müssen sich vor Milliarden von Jahren aus einer solchen abgeflachten Scheibe verdichtet haben, wie ihre koplanaren Umlaufbahnen um den Jupiter zeigen. Die beiden äußeren Galileischen Monde, Ganymed und Callisto, bestehen zu 50 % aus Wassereis. Vermutlich haben sie jedoch einen felsigen Kern, möglicherweise aus Kohlenstoff oder Silizium.

„Wir möchten mehr darüber erfahren, wie in unserem Sonnensystem Monde entstanden sind. Das bedeutet, daß wir andere Systeme betrachten müssen, die sich noch im Aufbau befinden. Wir versuchen zu verstehen, wie das alles funktioniert“, so Cugno. „Wie entstehen diese Monde? Aus welchen Bestandteilen bestehen sie? Welche physikalischen Prozesse spielen dabei eine Rolle und in welchem Zeitrahmen? Mit Webb können wir das Drama der Mondentstehung mitverfolgen und diese Fragen zum ersten Mal beobachtend untersuchen.“

Im kommenden Jahr wird das Team mit Webb eine umfassende Untersuchung ähnlicher Objekte durchführen, um die Vielfalt der physikalischen und chemischen Eigenschaften in den Scheiben um junge Planeten besser zu verstehen.

Das James-Webb-Weltraumteleskop ist das weltweit führende Observatorium für Weltraumforschung. Webb wird Rätsel in unserem Sonnensystem lösen, einen Blick auf ferne Welten um andere Sterne werfen und die geheimnisvollen Strukturen und Ursprünge unseres Universums und unseren Platz darin erforschen. Webb ist ein internationales Programm unter der Leitung der NASA und ihrer Partner ESA (Europäische Weltraumorganisation) und CSA (Kanadische Weltraumorganisation).

Zirkumplanetare Scheibe (Künstlerischer Entwurf)

Über das Bild: Eine künstlerische Wiedergabe einer Staub- und Gasscheibe, die den jungen Exoplaneten CT Cha b umgibt, 625 Lichtjahre von der Erde entfernt. Spektroskopische Daten von NASA’s James-Webb-Weltraumteleskop deuten darauf hin, daß die Scheibe die Rohstoffe für die Mondentstehung enthält: Diacetylen, Cyanwasserstoff, Propin, Acetylen, Ethan, Kohlendioxid und Benzol. Der Planet erscheint unten rechts, während sein Mutterstern und die ihn umgebende zirkumstellare Scheibe im Hintergrund zu sehen sind.