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Das James-Webb-Teleskop der NASA untersucht die Entstehung von Monden um einen massereichen Planeten. Ein Team der Universität Zürich nutzt die Daten, um die chemische Zusammensetzung einer Scheibe zu untersuchen, die den Planeten umgibt. Sie gilt als Grundlage für die Entstehung neuer Monde.
Das James-Webb-Weltraumteleskop der NASA hat die ersten direkten Messungen der chemischen und physikalischen Eigenschaften einer möglicherweise mondbildenden 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 Baulager 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 zwei Millionen Jahre alt und sammelt noch immer Material an, das den Stern umgibt. Die von Webb entdeckte zirkumplanetare Scheibe ist jedoch nicht Teil der grösseren Materiescheibe um den Zentralstern. Die beiden Objekte sind 46 Milliarden Meilen voneinander entfernt.
Die Beobachtung, wie Planeten und Monde entstehen, ist von grundlegender Bedeutung für das Verständnis, wie sich Planetensysteme in unserer Galaxie entwickeln. Monde sind wahrscheinlich zahlreicher als Planeten, und einige könnten Lebensräume für biologisches Leben sein. Aber die Wissenschaft tritt erst jetzt in eine Ära ein, in der sie deren Entstehung beobachten kann.
Unschätzbar wertvolle Daten
Gemäss den Forschenden verbessert diese Entdeckung das Verständnis für die Entstehung von Planeten und Monden. Die Daten von Webb sind von unschätzbarem Wert, um Vergleiche mit der Entstehung unseres Sonnensystems vor über 4 Milliarden Jahren anzustellen.
«Wir können Hinweise auf die Scheibe um den Begleiter sehen und zum ersten Mal deren Chemie untersuchen. Wir sind nicht nur Zeugen der Mondentstehung, sondern auch der Entstehung dieses Planeten», sagt Co-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», ergänzt Hauptautor Gabriele Cugno von der Universität Zürich (UZH) und Mitglied des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS des Schweizerischen Nationalfonds.
Molekülsuche im Schatten des Sterns
Die Infrarotbeobachtungen des Planeten «CT Cha b» wurden mit Hilfe eines Spektrografen mit mittlerer Auflösung (MIRI, Mid-Infrared Instrument) durchgeführt. Ein erster Blick in die Archivdaten von Webb zeigte Hinweise auf Moleküle innerhalb der zirkumplanetaren Scheibe, was zu einer eingehenderen Untersuchung der Daten führte. Da das Signal des Planeten sehr schwach ist und in der starken Strahlung des Muttersterns verborgen liegt, mussten die Forscher das Licht des Sterns mit Hilfe spezieller Hochkontrastverfahren 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, die Moleküle aus den Daten herauszufiltern», sagt Sierra Grant.
Das Team entdeckte sieben kohlenstoffhaltige Moleküle innerhalb der Scheibe des Planeten, darunter Acetylen (C2H2) und Benzol (C6H6). Diese kohlenstoffreiche Zusammensetzung steht in starkem Kontrast zu der Chemie in der Scheibe um den Mutterstern, wo die Forschenden Wasser, aber keinen Kohlenstoff fanden. Der Unterschied zwischen den beiden Scheiben liefert Hinweise auf ihre schnelle chemische Entwicklung innerhalb von nur zwei Millionen Jahren.
Parallelen zu den Jupiter-Monden
Seit langem wird vermutet, dass die vier grossen Monde des Jupiters aus einer zirkumplanetaren Scheibe entstanden sind, die einst den Planeten umgab. Diese Galileischen Monde müssen sich vor Milliarden von Jahren aus einer solchen abgeflachten Scheibe herausgebildet haben, wie ihre auf der gleichen Ebene liegenden Umlaufbahnen um den Jupiter zeigen. Die beiden äusseren Galileischen Monde, Ganymed und Callisto, bestehen zu 50 Prozent aus Wassereis. Aber sie haben vermutlich einen felsigen Kern – möglicherweise aus Kohlenstoff oder Silizium.
«Wir wollen mehr darüber erfahren, wie in unserem Sonnensystem Monde entstanden sind. Das heisst, wir müssen uns andere Systeme ansehen, die sich noch im Aufbau befinden. Wir versuchen zu verstehen, wie das alles funktioniert», sagt UZH-Forscher Gabriele Cugno. «Wie entstehen diese Monde? Was ist ihre Zusammensetzung? Welche physikalischen Prozesse spielen dabei eine Rolle und in welchen Zeitskalen? Das Webb-Teleskop ermöglicht es uns, das Drama der Mondentstehung mitzuerleben und diese Fragen erstmals durch Beobachtungen zu untersuchen», so Cugno.
Im kommenden Jahr wird das Team mit James-Webb-Weltraumteleskop eine umfassende Untersuchung ähnlicher Objekte durchführen, um die Vielfalt der physikalischen und chemischen Eigenschaften in den Scheiben um junge Planeten besser zu verstehen.
Dr. Gabriele Cugno
Institut für Astrophysik
Universität Zürich
gabriele.cugno@uzh.ch
https://gcugno.github.io
Gabriele Cugno, Sierra Grant. A carbon-rich disk feeding a planetary-mass companion. Astrophysical Journal Letters. 29 September 2025. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ae0290
https://www.news.uzh.ch/de/articles/media/2025/mond-entstehung.html
Eine künstlerische Darstellung einer Staub- und Gasscheibe, die den jungen Exoplaneten «CT Cha b» um ...
Copyright: NASA, ESA, CSA, STScI, University of Zurich/NCCR PlanetS, Carnegie Institution for Science, STScI, STScI
Criteria of this press release:
Journalists
Physics / astronomy
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
Eine künstlerische Darstellung einer Staub- und Gasscheibe, die den jungen Exoplaneten «CT Cha b» um ...
Copyright: NASA, ESA, CSA, STScI, University of Zurich/NCCR PlanetS, Carnegie Institution for Science, STScI, STScI
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