Dank der hochmodernen Instrumente der NASA, insbesondere des James Webb Space Telescope (JWST), konnten Astronomen bahnbrechende Einblicke in die Entstehung von Himmelskörpern gewinnen. Sie entdeckten eine kohlenstoffreiche zirkumplanetare Scheibe, welche die junge Exoplaneten CT Cha b umgibt. Dieser Himmelskörper, der sich in einer Entfernung von 625 Lichtjahren zur Erde befindet, fungiert als ein lebendiges Forschungslabor. Er ermöglicht es Wissenschaftlern, jene Vorgänge zu untersuchen, die vor Milliarden von Jahren die Grundlage für die Entstehung von Monden in unserem Sonnensystem schufen.
CT Cha b wird als Super-Jupiter eingestuft. Seine Masse übertrifft die unseres Gasriesen Jupiter um etwa das 17-fache. Der Planet umkreist einen Stern vom Typ T Tauri, dessen Alter auf lediglich rund 2 Millionen Jahre geschätzt wird. Im kosmischen Maßstab ist dies ein Augenblick, wenn man bedenkt, dass unser Sonnensystem bereits über 4 Milliarden Jahre alt ist. Dieses frappierende Ungleichgewicht in der Zeitachse bietet Forschern die einmalige Gelegenheit, die Geburt von Monden quasi in Echtzeit zu verfolgen, was einem Blick in die ferne Vergangenheit gleichkommt.
Ein entscheidender Durchbruch gelang durch die Spektralanalyse mittels des MIRI-Instruments (Mid-Infrared Instrument). Die Forscher konnten eine ganze Reihe komplexer Moleküle in dieser Scheibe nachweisen, darunter Acetylen, Benzol, Diacetylen, Propen, Ethan, Cyanwasserstoff sowie Kohlendioxid. Diese chemische Signatur deutet auf eine überwältigende Dominanz von Kohlenstoff in dem Material hin, aus dem die zukünftigen Trabanten entstehen sollen.
Bemerkenswert ist, dass diese zirkumplanetare Scheibe, die etwa 74 Milliarden Kilometer von ihrem Mutterstern entfernt ist, eine chemische Zusammensetzung aufweist, die sich fundamental von der zirkumstellaren Scheibe unterscheidet. Letztere wird zwar von Wasser dominiert, enthält jedoch kaum Kohlenstoff. Diese deutliche Diskrepanz lässt darauf schließen, dass innerhalb von nur zwei Millionen Jahren eine rasche chemische Umstrukturierung des gesamten Systems stattgefunden hat.
Obwohl bislang noch keine Monde um CT Cha b direkt nachgewiesen werden konnten, betonen Wissenschaftler wie Gabriele Cugno von der Universität Zürich und Sierra Grant vom Carnegie Institution for Science, dass die Zusammensetzung dieses Materials identisch ist mit jener, aus der sich vor Milliarden von Jahren die großen Jupitermonde – Io, Europa, Ganymed und Kallisto – vermutlich gebildet haben. Diese Beobachtung erlaubt es, über reine Modellrechnungen hinauszugehen und die physikalischen und chemischen Prozesse, die die Entstehung von Planetensystemen steuern, unmittelbar zu untersuchen.
Die Ergebnisse dieser Forschung, die in den „The Astrophysical Journal Letters“ veröffentlicht wurden, schlagen ein neues Kapitel im Verständnis der Dynamik und Chemie zirkumplanetarer Umgebungen auf. Durch die Beobachtung der Kohlenstoffanreicherung in der Scheibe dieses jungen Systems erhalten Forscher wichtige Anhaltspunkte dafür, wie komplexe Strukturen aus ursprünglicher kosmischer Materie hervorgehen. Das Webb-Team plant nun, weitere junge Systeme zu untersuchen, um die Daten abzugleichen und die universellen Gesetze der Planetenentstehung präziser zu definieren.