Modell 2 geht davon aus, dass die Interaktion mit dem Magnetfeld des Sterns die Migration beendet. Gerade junge Sterne haben noch starke Magnetfelder, die den Staub in ihrer Nähe beeinflussen können. Das Magnetfeld soll eine Staublücke in der Nähe des Sterns erzeugen und wenn der Planet während seiner Migration auf diese Lücke trifft, ist nichts mehr da, mit dem er wechselwirken kann und die Migration ist zu Ende.

Modell 3 funktioniert genau so wie Modell 2, nur dass hier die Lücke im Staub durch die Strahlung des Sterns verursacht wird, die den Staub ab einer gewissen Distanz einfach sublimiert. Auch hier endet die Migration, wenn der Planet auf die Lücke trifft.

Um die verschiedenen Modelle zu überprüfen, haben Plavchan und Bilinski ausgerechnet, wie die “Bremswirkung” der verschiedenen Mechanismen von der Masse der Planeten abhängt. Für jedes Modell bekamen sie dann eine bestimmte zu erwartende Verteilung, die angibt, wie nahe Planeten mit einer bestimmten Masse ihrem Stern kommen. Diese Verteilungen konnten sie dann mit den tatsächlich beobachteten Planeten vergleichen. Das Ergebnis: Alles passt mit Modell Nummer 1 zusammen! Es sind also vermutlich tatsächlich die Gezeitenkräfte zwischen Stern und Planet, die dafür sorgen, dass die Migration irgendwann aufhört und nicht katastrophal im Inneren des Sterns endet.

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Kommentare (12)

  1. #1 Wurgl
    10. Juni 2013

    Passt nicht ganz zum Thema, in der aktuellen SdW ist ein Artikel zur Entstehung von Planeten. Und dort wird etwas angemerkt, dass mir bisher so gar nicht in den Sinn gekommen ist. Die Gasscheibe dreht sich etwas langsamer um den Zentralkörper als es Staubteilchen tun und der Grund nennt sich thermischer Druck.

  2. #2 White-Gandalf
    MV
    10. Juni 2013

    Die Sache wird – ebenso wie die Änderung der Mondbahn über die Jahrmilliarden hinweg – besonders leicht verständlich, wenn man bereit ist, sein Denken auf die Ebene von Energieerhaltungssätzen zu verlagern. Also mal eben außen vorläßt, die ganz konkreten Kräfte betrachten zu wollen, die das Verhalten verursachen.

    Der Erhaltungssatz vom Drehimpuls ist es, der hier auch Leuten zur Einsicht verhilft, die nicht über einen Millionenschweren Simulationsrechner verfügen:

    Der Drehimpuls in einem (relativ) abgeschlossenen System bleibt konstant. Die Gruppierung Sonne-Planet IST für unseren Betrachtungsrahmen hier ein (hinreichend) abgeschlossenes System.

    Der Drehimpuls kann auf genau zwei Arten im System “gespeichert” sein:

    a) als Eigenrotation der Körper
    b) als Rotation der Körper umeinander

    Wenn durch Gezeitenkräfte die Eigenrotation gebremst wird, bauen sich aufgrund des Impulserhaltungssatzes Kräfte auf (wie auch immer), die den Drehimpuls aus der Eigenrotation in die Rotation der Körper umeinander “verlagern”. Was nichts anderes heißt, als daß die Bahn eines Planeten um seine Sonne (oder eines Mondes um seinen Palneten) angehoben werden muß. Wenn sowas bei stark elliptischen Bahnen geschieht, bauen sich diese Kräfte, die die Anhebung bewirken, natürlich immer genau dann auf, wenn der Planet (oder Mond) seinem Zentralkörper gerade am nächsten gekommen ist. Am jeweils tiefsten Punkt der Bahn wird diese also jeweils am stärksten angehoben.

    Daraus folgt dann, daß alle derartigen Rotationssysteme im astronomischen Maßstab eine Tendenz dazu entwickeln, die Rotationsbewegung zu einer kreisförmigen auszugleichen. Sofern sie genug Zeit dafür finden und genug Potential zur Impulsverschiebung vorhanden ist.

    Es erfolgt bei diesen Prozessen AUCH eine Umwandlung von Bewegungs- in Wärmeenergie. Nichtsdestotrotz bleiben Impulse (lineare wie Drehimpulse) bei solchen Energieumwandlungen aber erhalten. Dies ergibt sich schon allein aus der stets exakten Spiegelsymmetrie von allen wie auch immer wirkenden Kräften.

    =============

    Danke übrigens für den Artikel, der mich dazu angeregt hat, mein Denken mal in diese Richtung laufen zu lassen. Ich war bisher immer skeptisch zu den Erklärungen bezüglich Änderung der Mondbahn über die letzten Jahrmilliarden hinweg. Jetzt habe ich endlich die für Nicht-Freaks ausreichende Erklärung gefunden.

  3. #3 Snofru
    10. Juni 2013

    “Aber offensichtlich passiert das nicht.”

    Warum ist das so offensichtlich? Wäre es nicht auch möglich, dass man bei den gefundenen Planeten einfach gutes Timing hatte? Würde man später schauen, wären sie bereits zerstört worden, und hätte man früher geschaut, wären sie noch zu weit vom Stern entfernt.

  4. #4 Florian Freistetter
    10. Juni 2013

    @Snofru: “Warum ist das so offensichtlich? Wäre es nicht auch möglich, dass man bei den gefundenen Planeten einfach gutes Timing hatte? Würde man später schauen, wären sie bereits zerstört worden, und hätte man früher geschaut, wären sie noch zu weit vom Stern entfernt.”

    Also das wäre EXTREM unwahrscheinlich. So eine Migration geht – astronomisch gesehen – enorm schnell. Das dauert ein paar Millionen Jahre. Wenn die immer in der Zerstörung des Planeten enden würde, wäre es extrem unwahrscheinlich, dass wir das zufällig sehen und noch dazu so oft.

    Hinzu kommt: Migration findet nur in der Anfangszeit eines Planetensystems statt, wenn noch genug Gas und Staub vorhanden ist. Wir wissen aber, dass sehr viele der Planetensysteme mit Hot Jupiters KEINE jungen Systeme mehr sind. Die Migration muss dort schon seit ein paar Milliarden Jahren gestoppt haben.

  5. #5 Zweibäume
    10. Juni 2013

    Diese Erklärungen gefallen mir nicht. Es gibt keine anderen Mechanismen als die bekannten Naturgesetze. Auch eine Drehimpulsübertragung hat seine Ursache in den elementaren Gesetzen.

    Saturns Ringsystem ist kein Überbleibsel von seiner Geburt sondern es handelt sich hierbei um Himmelskörper, welche irgendwann dem Saturn einmal zunahe gekommen sind und dann hat es sie zerrissen (Rochegrenze). Der Saturn hat eine Tageslänge von rund 10,75 h. Die Umlaufzeit unterhalb von ca. 110000 km Radius ist kleiner als die Rotationszeit vom Saturn. Alles, was in innerhalb dieses Bereiches vom Saturn bewirkt wird, überträgt daher an Saturn Drehmoment infolge der Gezeitenkräfte. Dies bewirkt letztlich Absturz auf Saturn.

    Alles, was oberhalb dieses Radiuses sich befindet, hat eine Umlaufzeit größer als die Rotationsperiode und wird ebenfalls durch die Gezeitenkräfte bewirkt, aber erfährt eine Drehmomentübertragung vom Saturn und wird daher nach außen weggetrieben.

    Je größer der Drehzahlunterschied ist, desto größer wird auch die jeweilige Drehmomentübertragung für beide Richtungen sein. Daher ist zu erwarten, daß sowohl in Oberflächennähe als auch weiter draußen eine geringe Ringdichte auftritt.

    Die primären zerrissenen Himmelskörper können unterschiedliche Dichten gehabt haben und daher können Verdichtungen in bestimmten Abständen auf diesen Zerreißpunkt hindeuten.

    Eine einmal entstandene Masseringstruktur hat dazu noch eine eigene Gravitationswirkung, welche sich von der einer Punktmasse erheblich unterschieidet. Dann kann man nicht mehr das bekannte 1/r² Gesetz anwenden sondern muß die Wirkungen über den Ring integrieren. Dann ergibt sich auch, daß die Sterne der Milchstraße Bahngeschwindigkeiten haben müssen, welche nahezu unabhängig vom Zentrumsabstand konstant sind.

    Am inneren Rand eines Rings tritt noch etwas auf. Ein in Richtung Drehachse entfleuchtes Stäubchen tendiert dazu, an den Innenrand gezogen zu werden, wird also vom Ringinnenrand angezogen. Jedenfalls wenn man den Ring sich als eine homogene Unterlegscheibe vorstellt bzw. deren Wirkung berechnet.

    Es passiert also sehr viel, aber alles entspricht nur der Überlagerung elementarster Vorgänge. Masse, Geschwindigkeit, Rotation, Feld.

    Dann sieht man auch, daß der Saturn aufgrund seiner hohen Drehzahl und seiner Verformung selbst ein sehr starkes Quadrupolmoment haben muß und daher sowieso schon stark zur Ringbildung beiträgt. Eine von außen anfliegender Himmelskörper wird daher sehr schnell in eine kreisförmige Umlaufbahn gezwungen.

    Saturns Ringsystem hat nichts zu seiner Bildung beitragen können. Der Saturn besteht nämlich atomar aus anderen Bestandteilen als sein Ringsystem. Kein einziger Planet im Sonnensystem, kein einziger Mond, kein einziger Himmelskörper hat denselben atomaren Aufbau wie ein anderer. Und deshalb kann die übliche Sonnensystembildungsvorstellung nicht wahr sein. Aber dazu will ich mich nicht äußern.

    Ich frage mich zudem, weshalb die Autoren sich nicht auf den Saturn beschränken, den man nun wirklich ganz gut beobachten kann. Daran muß man sein Modell testen und nicht an irgendwelchen Exoplaneten, von denen man wirklich gar nichts weiß und nur auf wildeste Vermutungen angewiesen ist.

    @Florian Freistetter

    Mal eine ganz persönliche Frage an dich: Hast du schon einmal versucht, unser Planetensystem zu simulieren? Ich frage aus dem einfachen Grund, weil ich das schon einmal gemacht habe und dabei bin ich kräftig auf die Schnauze gefallen 🙂

    Anfangsdaten und Enddaten waren NASA-Daten. Positionen, Geschwindigkeiten und Massen zu einem Zeitpunkt. Dann nach 2 Monaten der Vergleich mit den Enddaten. Böses Erwachen. Die Erde ging um rund 1 Stunde falsch. Andere HK weniger und alles war recht durcheinander, erkennbar ohne Abstandsabhängigkeit.

    Das Integrationsverfahren selbst war hochgenau und der Rechenfehler lag noch unterhalb einer Millisekunde. Die Gravitationskonstante hatte ich auch schon auf minimalen Fehler optimiert und nicht die normal bekannte verwendet.

    Auch Einflüsse von interplanetarem Staub konnten das Verhalten nicht erklären. Letztlich hatte ich dann den Verdacht, daß die Himmelskörper vielleicht auch noch elektrisch geladen sind und sich daher auch etwas abstoßen. Aber da kam mir dann etwas dazwischen, sodaß ich dies nicht weiter untersuchte.

    Desweiteren fiel mir bei den NASA-Daten auf, daß die direkt das Produkt G*m angegeben hatten und auch m alleine. Daraus kann man schließlich sich auch G ausrechnen. Dabei zeigte sich für jeden Planeten ein anderer Wert von G und zwar erinnerlich um bis zu 0,5 % Unterschied!

    Sind dir diese Probleme bekannt?

    Hier meine Ergebnisse:
    http://imageshack.us/a/img594/2089/sonnensystemabweichung.png

    Die Himmelskörper sind von 1 bis 9 nummeriert. x bedeutet Nasawert, x.1 bedeutet errechneter Wert und x.2 ist die Differenz von x-x.1 in m und m/s für die x, y, z Koordinaten. Die letzten beiden Spalten ist die interessantesten. Sie enthält die die Abweichung zum Nasawert in Meter und die zeitliche Abweichung in “Flugzeit” des jeweiligen Himmelskörpers. Die Monde der Planeten sind in den Planetenmassen mit berücksichtigt.

    Demnach zeigt sich beim Mars nach 61 Tagen eine Abweichung von 1200 m entsprechend 0,05 Flugsekunden.

    Die Werte sind der besseren Lesbarkeit gerundet angegeben.

    Hm, da fällt mir gerade ein, daß ich vielleicht die Ausgangsdaten doch nicht richtig verrechnet habe. Schließlich kann ich nicht den Erdschwerpunkt als Erde-Mondschwerpunkt nehmen und die Erdgeschwindigkeiten unkorrigiert lassen. Ich werde also zumindest einmal den Mond als eigenständigen Himmelskörper mit berücksichtigen und zu gegebener Zeit vom potentiellen Erfolg berichten 🙂

  6. #6 Florian Freistetter
    10. Juni 2013

    @Zweibäume: “Mal eine ganz persönliche Frage an dich: Hast du schon einmal versucht, unser Planetensystem zu simulieren? Ich frage aus dem einfachen Grund, weil ich das schon einmal gemacht habe und dabei bin ich kräftig auf die Schnauze gefallen

    Ähm, ja. Als Himmelsmechaniker war genau das jahrelang mein Job an der Uni. Ich hab darüber auch ausführlich gebloggt:

    http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/03/ordnung-und-chaos-in-extrasolaren-planetensystemen-teil-1-probleme-mit-den-parametern.php
    http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/04/ordnung-und-chaos-in-extrasolaren-planetensystemen-teil-2-wie-man-simuliert.php
    http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/04/ordnung-und-chaos-in-extrasolaren-planetensystemen-teil-3-wie-misst-man-chaos.php
    http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2009/05/20/ordnung-und-chaos-in-extrasolaren-planetensystemen-teil-4-die-dynamik-des-tres2-systems/

    Und hier ganz ausführlich eine Erklärung zur numerischen Integration: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/04/06/mercury-ein-professionelles-programm-zur-simulation-der-planetenbewegung/

    “Saturns Ringsystem ist kein Überbleibsel von seiner Geburt sondern es handelt sich hierbei um Himmelskörper, welche irgendwann dem Saturn einmal zunahe gekommen sind und dann hat es sie zerrissen “

    Hab ich irgendwas verpasst? Wo hat denn jemand über Saturn geredet?

    “Ich frage mich zudem, weshalb die Autoren sich nicht auf den Saturn beschränken, den man nun wirklich ganz gut beobachten kann”

    Weil das ein völlig anderes Thema ist? Weil es hier um die Migration von Planeten nach ihrer Entstehung geht und nicht um die Dynamik der Teilchen in den Saturnringen?? Ich verstehe gerade absolut nicht, um was es hier geht. Das eine hat mit dem anderen nichts zu tun. Du kannst ja gerne den Fachartikel lesen (ist verlinkt).

  7. #7 AmbiValent
    10. Juni 2013

    @Florian
    Damit der Gezeiteneffekt den Planeten bremsen kann, müsste meiner Meinung nach der Planet im Periastron eine kleinere Winkelgeschwindigkeit haben als die Rotation seines Sterns, ansonsten würden die Gezeitenkräfte ihn nicht bremsen, sondern weiter hinein ziehen.

    Bei der langsamen Rotation der Sonne müsste ein Planet also entweder spätestens etwa in der Merkurbahn aufgehalten werden, oder er würde in die Sonne stürzen. Oder steckt in meinem Modell ein Denkfehler?

  8. #8 Basilius
    Deviluke
    10. Juni 2013

    @Florian Freistetter
    Beim Zweibäume dürfte es sich um den Herrn Inschenör vom Keshe-Artikel drüben handeln (siehe: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2012/09/05/die-keshe-foundation-wissenschaftliche-revolution-oder-unsinn/#comment-205525 ), der mit seinen Perpetuum Mobiles (ja ich schreib das jetzt mal so) den Einstein und Heisenberg wegdiskutieren will.
    .
    Ich denke nicht, daß eine weitere Beschäftigung mit Ein- oder Zwei-Bäumen lohnend sein könnte.
    ^_^

  9. #9 PDP10
    10. Juni 2013

    @Florian:

    ” Aber je näher der Planet dem seinem Stern kommt”

    Einmal kurz im Rheinland gewesen (letzten Freitag) und schon benutzt du den rheinischen Genitiv? 😉

  10. #10 Zweibäume
    11. Juni 2013

    @Basileius 8

    Glaubst du tatsächlich, daß alle so blöd sind um nicht zu merken, um welches Geistes Kind es sich bei mir handelt?

    Du zeigst durch deinen Beitrag, daß du dich auf der wohl niedrigst denkbaren Erkenntnisstufe bewegst. Du hast jemanden wiedererkannt. Zumindest nach langer Übung.

    @Florian
    Ich habe erkannt, daß mir offensichtlich bei der Erde-Mondzusammenlegung ein grober Fehler unterlaufen ist und daher mein Fehler rührt. Manchmal dauert es eben einige Zeit, bis der Erkenntnisblitz erbarmungslos zuschlägt. Ansonsten kann ich natürlich “selbst” recht gut integrieren und bin mir durchaus bewußt, daß ein Positionsfehler von 100 my nach 1000 Mondumläufen eigentlich relativ bedeutungslos ist. Ich beherrsche als Ingenieur sogar die Schrittenweitensteuerung in “kritischen” Fällen. Insofern ging deine wohlmeinende Belehrung am Zielobjekt vorbei. Ich brauche keine Beleerungen beim Integrieren von einfachen Differentialgleichungen mit N Körpern, welche ich schon vor 50 Jahren als Bub umhergeschubst habe. Im Simultanschussern war ich echt gut!

  11. #11 rolak
    11. Juni 2013

    rheinischen Genitiv?

    Aber nicht doch, PDP10, da ist nicht etwa der Bezug verschüttgegangen (‘der Planet dem Systembesitzer seinem Stern kommt’), sondern das eklige WP hat ein paar Sonderzeichen geschluckt, mit denen eine offene Alternative angeboten werden sollte:

    “dem”|”seinem”

    Eher lästig, daß mein Hirn dergleichen sang- und klanglos als ‘des paßt scho’ überliest…

  12. #12 Florian Freistetter
    11. Juni 2013

    @Zweibäume: “Ich brauche keine Beleerungen beim Integrieren von einfachen Differentialgleichungen mit N Körpern, welche ich schon vor 50 Jahren als Bub umhergeschubst habe. Im Simultanschussern war ich echt gut!”

    Weisst du, ich hab dich auch weder belehrt (und schon gar nicht beleert). Du hast gefragt, ob ich Ahnung von Sonnensystemsimulation habe. Und ich habe Artikel verlinkt, in denen ich über genau dieses Thema geschrieben habe. Tut mir leid, dass du dich durch meine Antwort auf deine Frage genervt fühlst. Ich kann dir versprechen, es wird nicht wieder vorkommen. Du warst ja eh schon als Bub ein Mathegenie, da wirst du keine Hilfe von mir brauchen und kannst dir deine Fragen auch selbst beantworten.