PDS 70

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Stern
PDS 70
Aufnahme des PDS 70-Systems mit protoplanetarer Scheibe und dem Exoplaneten PDS 70b.
Aufnahme des PDS 70-Systems mit protoplanetarer Scheibe und dem Exoplaneten PDS 70b.
PDS 70
Centaurus IAU pixels.svg
AladinLite
Beobachtungsdaten
ÄquinoktiumJ2000.0, Epoche: J2000.0
Sternbild Zentaur
Rektaszension 14h 08m 10,15s [1]
Deklination -41° 23′ 52,6″ [1]
Bekannte Exoplaneten 2
Helligkeiten
Scheinbare Helligkeit 12,05 bis 12,19 mag [2]
Spektrum und Indices
Veränderlicher Sterntyp TTS/ROT [2]
B−V-Farbindex 1,06 [3]
U−B-Farbindex 0,71 [3]
Spektralklasse K7IVe [4]
Astrometrie
Radialgeschwindigkeit (3,13 ± 1,40) km/s [1]
Parallaxe (8,819 ± 0,0405) mas [1]
Entfernung (365,7 ± 0,8) Lj
(112,12 ± 0,23) pc  [5]
Eigenbewegung [1]
Rek.-Anteil: (-29,661 ± 0,066) mas/a
Dekl.-Anteil: (-23,823 ± 0,064) mas/a
Physikalische Eigenschaften
Masse (0,76 ± 0,02) M [6]
Radius (1,26 ± 0,15) R [7][4]
Leuchtkraft

(0,35 ± 0,09) L [7][4]

Effektive Temperatur (3972 ± 36) K [7]
Alter (5,4 ± 1) Millionen a [6]
Andere Bezeichnungen
und Katalogeinträge
Córdoba-DurchmusterungCD −40° 8434
2MASS-Katalog2MASS J14081015-4123525[1]
Gaia DR2DR2 6110141563309613056
Weitere Bezeichnungen PDS 70, V1032 Centauri

PDS 70 (V1032 Centauri) ist ein junger T-Tauri-Stern im Sternbild Zentaur. Der Stern befindet sich in einer Entfernung von ungefähr 365 Lichtjahren von der Erde[5], hat eine Masse von 0,76 Sonnenmassen[7] und ist etwa 5,4 Millionen Jahre alt.[6] PDS 70 besitzt eine protoplanetare Scheibe mit zwei sich bildenden Exoplaneten, genannt PDS 70 b und PDS 70 c, die mit der Methode der direkten Beobachtung mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte nachgewiesen wurden. PDS 70 b ist der erste bestätigte Protoplanet, der über fotografische Beobachtungen gefunden wurde.[6][8][7]

Protoplanetare Scheibe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

ALMA-Aufnahme der protoplanetaren Scheibe von PDS 70 und der beiden Exoplaneten PDS 70 b und c. Bei den Beobachtungen wurde eine räumlich aufgelöste zirkumplanetare Scheibe um den Exoplaneten PDS 70 c nachgewiesen.[9]

Die Existenz einer protoplanetaren Scheibe um PDS 70 wurde zum ersten Mal 1992 vermutet[10] und zusammen mit einer Jet-ähnlichen Struktur 2006 bestätigt.[11] Ihr Radius beträgt rund 130 AE und besitzt eine Lücke, die 2012 entdeckt wurde und mit der Entstehung von Planeten in Zusammenhang gebracht wurde.[12][13]

Später stellte sich heraus, dass die Lücke mehrere Regionen aufweist: große Staubkörner fehlten bis zu 80 AE, während kleine Staubkörner nur bis zu den zuvor beobachteten 65 AE fehlten. Es gibt eine Asymmetrie in der Gesamtform der Lücke; diese Faktoren weisen darauf hin, dass es wahrscheinlich mehrere Planeten gibt, die die Form der Lücke und die Staubverteilung beeinflussen.[14]

Planetensystem[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Entdeckung des Planeten PDS 70 b gelang mit dem SPHERE-Instrument am VLT der ESO und wurde 2018 veröffentlicht. Aufgrund der Messungen wird angenommen, dass der Planet eine Atmosphäre besitzt, die Wolken enthält.[7][6] Zunächst wurde seine Masse auf einige Jupitermassen geschätzt. Weitere Untersuchungen mit unterschiedlichen Annahmen für die Modellierung kommen jedoch auf Werte zwischen 1 und weniger als 10 Jupitermassen.[7][6][15][16] Der Radius des Planeten beträgt um die 2 R.[16] Die Temperatur des Planeten belief sich laut der ersten Studien auf etwa 1200 K. Sein Orbit zeichnet durch einen Radius von ungefähr 22 AE und eine Umlaufperiode von etwa 120 Tagen aus. Modellrechnungen weisen darauf hin, dass PDS 70 b eine Akkretionsscheibe ausgebildet hat.[17] Diese Scheibe wurde 2019 durch Messungen bestätigt.[18] Die Akkretionsraten sind jedoch schwer zu präzisieren. Eine Studie von 2018 ermittelte eine nur ungenaue Abschätzung von 10-8±1 M/a (Jupitermassen pro Jahr) bzw. 3·10-6±1 M/a (Erdmassen pro Jahr), wobei die Autoren anmerkten, dass die Unsicherheit hauptsächlich durch die Unkenntnis der Extinktion bestimmt wird.[19] Neuere Untersuchungen liefern unterschiedliche Werte zwischen 10−8 und 5·10−7 M/a.[20][21] Diese Diskrepanz mag auch daher rühren, dass die Akkretion episodisch verläuft und daher zu unterschiedlichen Zeitpunkten abweichende Akkretionsraten gemessen werden können.[22] Der optisch dicke Radius der zirkumplanetaren Scheibe um PDS 70 b beträgt (3,0 ± 0,2) R (Jupiterradien). Ihre bolometrische Temperatur beläuft sich auf (1193 ± 20) K.[16]

Liste der Exoplaneten um PDS 70
Planet
(Reihenfolge
vom Stern aus gezählt)
Entdeckt Masse[16][15][7]
(Jupitermassen)
Radius[16]
(Jupiteradien)
Große Halbachse
der Bahn[23]
(AE)
Umlaufzeit[24]
(Jahre)
Exzentrizität[25] Bahnneigung[25]
(Grad)
Gleichgewichts-
temperatur

(Kelvin)
b 2018[7] 1 – 9 1,75 ± 0,75 20,6 ± 1,2 123,5 +9,8−4,0 0,17 ± 0,06 131,0 +2,9−2,6 ~1200
c 2019[23] 1 – 9 34,5 ± 2,0 191,5 +15,8−31,5 0.037 +0.041−0.025 130.5 +2.5−2.4

Das Emissionsspektrum von PDS 70 b ist strukturlos. Bis 2021 wurden keine Moleküle nachgewiesen.[26]

Im Jahr 2019 wurde ein weiterer Planet, genannt PDS 70 c, mit dem Integralfeldspektrografen MUSE am VLT der ESO entdeckt[23] und seine Existenz bereits kurz zuvor postuliert.[27] Mit einem Abstand von etwa 35 AE umkreist er den Zentralstern auf einem größeren Orbit als PDS 70 b. Beide Planeten befinden sich in einer 1:2-Resonanz. PDS 70 c benötigt für einen Umlauf doppelt so lange wie PDS 70 b. Auch die Masse von PDS 70 c konnte bisher nicht präzise bestimmt werden. Verschiedene Studien weisen jedoch einen ähnlichen Massenbereich wie bei PDS 70 b auf.[23][15][24]

Zirkumplanetare Scheibe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Juli 2019 berichteten Wissenschaftler über eine mögliche erstmalige Entdeckung einer zirkumplanetaren Scheibe, die potenziell Monde hervorbringen kann. Die Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA) zeigen eine räumlich nicht aufgelöste Quelle von Submillimeterwellenemission um PDS 70 c.[28] Besser aufgelöste Beobachtungen konnten dieses Ergebnis bestätigen. Die Scheibe hat eine Masse von mehr als 3 Erdmonden und einen Radius von rund 1,2 AE.[29][9][30]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Commons: PDS 70 – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  • PDS 70 b In: The Extrasolar Planets Encyclopaedia (englisch)
  • PDS 70 c In: The Extrasolar Planets Encyclopaedia (englisch)

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d Gaia Collaboration, A. G. A. Brown, A. Vallenari, T. Prusti, J. H. J. de Bruijne, et al.: Gaia Data Release 2: Summary of the contents and survey properties. In: Astronomy & Astrophysics. Band 616, A1, August 2018, ISSN 0004-6361, doi:10.1051/0004-6361/201833051, arxiv:1804.09365, bibcode:2018A&A...616A...1G (englisch, aanda.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  2. a b V1032 Cen. In: VSX. AAVSO, abgerufen am 13. August 2021.
  3. a b J. Gregorio-Hetem, A. Hetem: Classification of a selected sample of weak T Tauri stars. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 336, Nr. 1, Oktober 2002, ISSN 0035-8711, S. 197–206, doi:10.1046/j.1365-8711.2002.05716.x, bibcode:2002MNRAS.336..197G (englisch, oup.com [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  4. a b c Mark J. Pecaut, Eric E. Mamajek: The star formation history and accretion-disc fraction among the K-type members of the Scorpius–Centaurus OB association. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 461, Nr. 1, 1. September 2016, ISSN 0035-8711, S. 794–815, doi:10.1093/mnras/stw1300, arxiv:1605.08789, bibcode:2016MNRAS.461..794P (englisch, oup.com [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  5. a b C. A. L. Bailer-Jones, J. Rybizki, M. Fouesneau, M. Demleitner, R. Andrae, et al.: Estimating Distances from Parallaxes. V. Geometric and Photogeometric Distances to 1.47 Billion Stars in Gaia Early Data Release 3. In: The Astronomical Journal. Band 161, Nr. 3, 1. März 2021, ISSN 0004-6256, S. 147, doi:10.3847/1538-3881/abd806, arxiv:2012.05220, bibcode:2021AJ....161..147B (englisch, iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  6. a b c d e f A. Müller, M. Keppler, Th. Henning, M. Samland, G. Chauvin, et al.: Orbital and atmospheric characterization of the planet within the gap of the PDS 70 transition disk. In: Astronomy & Astrophysics. Band 617, L2, September 2018, ISSN 0004-6361, doi:10.1051/0004-6361/201833584, arxiv:1806.11567, bibcode:2018A&A...617L...2M (englisch, aanda.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  7. a b c d e f g h i M. Keppler, M. Benisty, A. Müller, Th. Henning, R. van Boekel, et al.: Discovery of a planetary-mass companion within the gap of the transition disk around PDS 70. In: Astronomy & Astrophysics. Band 617, A44, September 2018, ISSN 0004-6361, doi:10.1051/0004-6361/201832957, arxiv:1806.11568, bibcode:2018A&A...617A..44K (englisch, aanda.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  8. ESO: Erstes bestätigtes Bild eines neugeborenen Planeten vom VLT der ESO - Spektrum macht Wolken-Atmosphäre sichtbar. Europäische Südsternwarte, 2. Juli 2018, abgerufen am 27. Juli 2021.
  9. a b ESO: Erstmaliger eindeutiger Nachweis einer mondbildenden Scheibe um einen Exoplaneten. Europäische Südsternwarte, 22. Juli 2021, abgerufen am 27. Juli 2021.
  10. J. Gregorio-Hetem, J. R. D. Lepine, G. R. Quast, C. A. O. Torres, R. de La Reza: A search for T Tauri stars based on the IRAS point source catalog. In: The Astronomical Journal. Band 103, Februar 1992, S. 549, doi:10.1086/116082, bibcode:1992AJ....103..549G (englisch, harvard.edu [PDF; abgerufen am 27. Juli 2021]).
  11. P. Riaud, D. Mawet, O. Absil, A. Boccaletti, P. Baudoz: Coronagraphic imaging of three weak-line T Tauri stars: evidence of planetary formation around PDS 70. In: Astronomy & Astrophysics. Band 458, Nr. 1, Oktober 2006, ISSN 0004-6361, S. 317–325, doi:10.1051/0004-6361:20065232, bibcode:2006A&A...458..317R (aanda.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  12. J. Hashimoto, R. Dong, T. Kudo, M. Honda, M. K. McClure, et al.: POLARIMETRIC IMAGING OF LARGE CAVITY STRUCTURES IN THE PRE-TRANSITIONAL PROTOPLANETARY DISK AROUND PDS 70: OBSERVATIONS OF THE DISK. In: The Astrophysical Journal. Band 758, Nr. 1, 10. Oktober 2012, ISSN 2041-8205, S. L19, doi:10.1088/2041-8205/758/1/L19, arxiv:1208.2075, bibcode:2012ApJ...758L..19H (iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  13. Ruobing Dong, Jun Hashimoto, Roman Rafikov, Zhaohuan Zhu, Barbara Whitney, et al.: THE STRUCTURE OF PRE-TRANSITIONAL PROTOPLANETARY DISKS. I. RADIATIVE TRANSFER MODELING OF THE DISK+CAVITY IN THE PDS 70 SYSTEM. In: The Astrophysical Journal. Band 760, Nr. 2, 1. Dezember 2012, ISSN 0004-637X, S. 111, doi:10.1088/0004-637X/760/2/111, arxiv:1209.3772, bibcode:2012ApJ...760..111D (iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  14. J. Hashimoto, T. Tsukagoshi, J. M. Brown, R. Dong, T. Muto, et al.: THE STRUCTURE OF PRE-TRANSITIONAL PROTOPLANETARY DISKS. II. AZIMUTHAL ASYMMETRIES, DIFFERENT RADIAL DISTRIBUTIONS OF LARGE AND SMALL DUST GRAINS IN PDS 70. In: The Astrophysical Journal. Band 799, Nr. 1, 14. Januar 2015, ISSN 1538-4357, S. 43, doi:10.1088/0004-637X/799/1/43, arxiv:1411.2587, bibcode:2015ApJ...799...43H (englisch, iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  15. a b c Jason J. Wang, Sivan Ginzburg, Bin Ren, Nicole Wallack, Peter Gao, et al.: Keck/NIRC2 L ’-band Imaging of Jovian-mass Accreting Protoplanets around PDS 70. In: The Astronomical Journal. Band 159, Nr. 6, 18. Mai 2020, ISSN 1538-3881, S. 263, doi:10.3847/1538-3881/ab8aef, arxiv:2004.09597, bibcode:2020AJ....159..263W (englisch, iop.org [abgerufen am 28. Juli 2021]).
  16. a b c d e T. Stolker, G.-D. Marleau, G. Cugno, P. Mollière, S. P. Quanz, et al.: MIRACLES: atmospheric characterization of directly imaged planets and substellar companions at 4–5 μ m: II. Constraints on the mass and radius of the enshrouded planet PDS 70 b. In: Astronomy & Astrophysics. Band 644, A13, Dezember 2020, ISSN 0004-6361, doi:10.1051/0004-6361/202038878, arxiv:2009.04483, bibcode:2020A&A...644A..13S (englisch, aanda.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  17. Markus Nielbock (MPIA): Astronomen werden Zeugen der Geburt eines Planeten. Max-Planck-Institut für Astronomie, 2. Juli 2018, abgerufen am 27. Juli 2021.
  18. Valentin Christiaens, Faustine Cantalloube, Simon Casassus, Daniel J. Price, Olivier Absil, et al.: Evidence for a Circumplanetary Disk around Protoplanet PDS 70 b. In: The Astrophysical Journal. Band 877, Nr. 2, 3. Juni 2019, ISSN 2041-8213, S. L33, doi:10.3847/2041-8213/ab212b, arxiv:1905.06370, bibcode:2019ApJ...877L..33C (englisch, iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  19. Kevin Wagner, Katherine B. Follete, Laird M. Close, Dániel Apai, Aidan Gibbs, et al.: Magellan Adaptive Optics Imaging of PDS 70: Measuring the Mass Accretion Rate of a Young Giant Planet within a Gapped Disk. In: The Astrophysical Journal. Band 863, Nr. 1, 8. August 2018, ISSN 2041-8213, S. L8, doi:10.3847/2041-8213/aad695, arxiv:1807.10766, bibcode:2018ApJ...863L...8W (englisch, iop.org [abgerufen am 28. Juli 2021]).
  20. Jun Hashimoto, Yuhiko Aoyama, Mihoko Konishi, Taichi Uyama, Shinsuke Takasao, et al.: Accretion Properties of PDS 70b with MUSE. In: The Astronomical Journal. Band 159, Nr. 5, 21. April 2020, ISSN 1538-3881, S. 222, doi:10.3847/1538-3881/ab811e (englisch, iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  21. Yifan Zhou, Brendan P. Bowler, Kevin R. Wagner, Glenn Schneider, Dániel Apai, et al.: Hubble Space Telescope UV and Hα Measurements of the Accretion Excess Emission from the Young Giant Planet PDS 70 b. In: The Astronomical Journal. Band 161, Nr. 5, 1. Mai 2021, ISSN 0004-6256, S. 244, doi:10.3847/1538-3881/abeb7a, arxiv:2104.13934 (englisch, iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  22. C. H. Broeg, W. Benz: Giant planet formation: episodic impacts versus gradual core growth. In: Astronomy & Astrophysics. Band 538, Februar 2012, ISSN 0004-6361, S. A90, doi:10.1051/0004-6361/201117038, arxiv:1112.0498, bibcode:2012A&A...538A..90B (englisch, aanda.org [abgerufen am 28. Juli 2021]).
  23. a b c d S. Y. Haffert, A. J. Bohn, J. de Boer, I. A. G. Snellen, J. Brinchmann, et al.: Two accreting protoplanets around the young star PDS 70. In: Nature Astronomy. Band 3, Nr. 8, August 2019, ISSN 2397-3366, S. 749–754, doi:10.1038/s41550-019-0780-5, arxiv:1906.01486, bibcode:2019NatAs...3..749H (englisch, nature.com [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  24. a b D. Mesa, M. Keppler, F. Cantalloube, L. Rodet, B. Charnay, et al.: VLT/SPHERE exploration of the young multiplanetary system PDS70. In: Astronomy & Astrophysics. Band 632, Dezember 2019, ISSN 0004-6361, S. A25, doi:10.1051/0004-6361/201936764, arxiv:1910.11169, bibcode:2019A&A...632A..25M (englisch, aanda.org [abgerufen am 28. Juli 2021]).
  25. a b J. J. Wang, A. Vigan, S. Lacour, M. Nowak, T. Stolker, et al.: Constraining the Nature of the PDS 70 Protoplanets with VLTI/GRAVITY . In: The Astronomical Journal. Band 161, Nr. 3, 1. März 2021, ISSN 0004-6256, S. 148, doi:10.3847/1538-3881/abdb2d, arxiv:2101.04187, bibcode:2021AJ....161..148W (englisch, iop.org [abgerufen am 27. Juli 2021]).
  26. G. Cugno, P. Patapis, T. Stolker, S. P. Quanz, et al.: Molecular mapping of the PDS70 system: No molecular absorption signatures from the forming planet PDS70 b. In: Astronomy & Astrophysics. 2021, arxiv:2106.03615 (englisch).
  27. M. Keppler, R. Teague, J. Bae, M. Benisty, T. Henning, et al.: Highly structured disk around the planet host PDS 70 revealed by high-angular resolution observations with ALMA. In: Astronomy & Astrophysics. Band 625, Mai 2019, ISSN 0004-6361, S. A118, doi:10.1051/0004-6361/201935034, arxiv:1902.07639, bibcode:2019A&A...625A.118K (englisch, aanda.org [abgerufen am 28. Juli 2021]).
  28. Andrea Isella, Myriam Benisty, Richard Teague, Jaehan Bae, Miriam Keppler: Detection of Continuum Submillimeter Emission Associated with Candidate Protoplanets. In: The Astrophysical Journal. Band 879, Nr. 2, 11. Juli 2019, ISSN 2041-8213, S. L25, doi:10.3847/2041-8213/ab2a12, arxiv:1906.06308, bibcode:2019ApJ...879L..25I (englisch, iop.org [abgerufen am 28. Juli 2021]).
  29. Myriam Benisty, Jaehan Bae, Stefano Facchini, Miriam Keppler, Richard Teague, et al.: A Circumplanetary Disk around PDS70c. In: The Astrophysical Journal Letters. Band 916, Nr. 1, 1. Juli 2021, ISSN 2041-8205, S. L2, doi:10.3847/2041-8213/ac0f83, bibcode:2021ApJ...916L...2B (englisch, iop.org [abgerufen am 28. Juli 2021]).
  30. Markus Nielbock (MPIA): Erstmaliger eindeutiger Nachweis einer mondbildenden Scheibe um einen Exoplaneten. Max-Planck-Institut für Astronomie, abgerufen am 28. Juli 2021.