Auf der Suche nach extrasolaren Planeten bei anderen Sternen wollen wir natürlich gerne Himmelskörper finden, die unserer eigenen Erde ähnlich sind. So eine “zweite Erde”, auf der die gleichen Bedingungen herrschen wie hier, wäre eine große Entdeckung und könnte uns helfen, die Frage nach der Existenz von außerirdischem Leben zu beantworten. Und mittlerweile haben wir auch schon sehr viele Planeten gefunden und wir wissen, dass es eigentlich nur noch eine Frage der Zeit und der nötigen Technik sein kann, bis wir die zweite Erde tatsächlich entdecken. Aber wir haben auf unserer Suche auch jede Menge Planetensysteme gefunden, die völlig anders sind als das, was wir aus unserem Sonnensystem kennen. Es gibt Planeten, die zwei Sterne umkreisen. Es gibt winzige Planetensysteme. Es gibt uralte Planeten. Und vor allem haben wir überall bei anderen Sternen sogenannte Supererden gefunden. Von deren Existenz hatten wir zuvor keine Ahnung, weil sie in unserem Sonnensystem nicht existieren. Aber warum eigentlich?

Die acht Planeten unserer Sonne lassen sich schön in zwei Gruppen einteilen. Da sind einmal die vier kleinen Planeten mit fester, felsiger Oberfläche: Merkur, Venus, Mars und Erde und unsere Erde ist von ihnen der größte und massereichste. Weiter entfernt von der Sonne finden wir vier große Gasplaneten ohne feste Oberfläche: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Uranus ist der kleinste dieser “Gasriesen”, hat aber trotzdem noch die 15fache Masse der Erde. Dazwischen gibt es nichts – zumindest bei uns nicht. Bei anderen Sternen aber hat man mittlerweile viele Planeten gefunden, die kleiner als Uranus aber größer als die Erde sind. Diese Himmelskörper sind immer noch “erdähnlich” in dem Sinne, dass sie eine feste, felsige Oberfläche haben. Aber sie sind bis zu viermal größer als unser Planet und haben eine 10 bis 20 Mal größere Masse.

Künstlerische Darstellung der 2009 entdeckten Supererde CoRoT-7b (die erste von vielen!)  (Bild: ESO/L. Calcada)

Künstlerische Darstellung der 2009 entdeckten Supererde CoRoT-7b (die erste von vielen!) (Bild: ESO/L. Calcada)

Supererden scheinen zum Standardinventar des Universums zu gehören und es ist immer noch unklar, warum es sie anderswo so oft gibt aber nicht auch in unserem Sonnensystem. Französische Astronomen haben nun eine mögliche Antwort gefunden. André Izidoro vom Observatoire de la Côte d’Azur und seine Kollegen haben das Problem in ausführlichen Computersimulationen untersucht (“Gas giant planets as dynamical barriers to inward-migrating super-Earths”) und sind dabei auf einen interessanten Effekt gestoßen.

Um zu verstehen worum es geht, muss man sich zuerst mit der Entstehung von Planeten beschäftigen. Die allgemeinen Grundlagen sind mittlerweile recht gut verstanden: Planeten bilden sich in einer großen Scheibe aus Gas und Staub, die einen jungen Stern umgibt. Die Staubteilchen klumpen im Laufe mehrerer Millionen Jahre zusammen und bilden so immer größere Strukturen. Zuerst entstehen große, felsige Protoplaneten die entweder weiterwachsen können oder nicht. Was genau passiert, hängt davon ab, wo man sich befindet. In jedem Planetensystem gibt es eine sogenannte “Schneelinie”. Auf der einen Seite der Schneelinie, in der Nähe des Sterns, ist es warm. Auf der anderen Seite ist die Strahlung des Sterns schwächer und es ist kühl genug, dass leicht flüchtige Gase in Form von Eis vorliegen können. Dort gibt es also nicht nur Staub- sondern auch Eisbrocken, die den Planeten als zusätzliches Baumaterial zur Verfügung stehen. Hinter der Schneelinie können Planeten also schneller wachsen und größer werden. So groß, dass ihre eigene Gravitationskraft irgendwann ausreicht, um auch die ganzen in der Scheibe befindlichen Gase festzuhalten. Diese Planetenkerne legen sich dicke Atmosphärenschichten zu und werden zu den riesigen Gasplaneten. Auf der anderen Seite der Schneelinie dagegen entstehen nur kleine Planeten, wie die Erde oder die Venus.

So weit ist das Bild noch recht klar. Ein wenig kompliziert wird es durch die Tatsache, dass wir bei anderen Sternen viele Gasplaneten gefunden haben, die sich auf der falschen, sternnahen Seite der Schneelinie befinden. Die Existenz dieser “heißen Jupiter” hat die Astronomen auf das Phänomen der “planetaren Migration” gebracht: Die gravitative Wechselwirkung zwischen den jungen Planeten und den vielen Staubteilchen in der Scheibe um den Stern kann die Planeten wandern lassen (ich habe das hier ausführlich erklärt). Planeten müssen nicht dort bleiben, wo sie entstehen, sondern können näher an ihren Stern heran rücken.

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Kommentare (29)

  1. #1 Spritkopf
    2. Februar 2015

    Ich könnte mir vorstellen, dass für die Bedingungen, unter denen eine Planetenart an einer bestimmten Stelle der Akkretionsscheibe (bzw. Abstand zum Protostern) entsteht, auch deren Dichte und Zusammensetzung einen Einfluss haben. Gibt es darüber schon Untersuchungen? Und wäre das nicht eine Idee für einen Artikel?

  2. #2 krypto
    2. Februar 2015

    Darüber hinaus stelle ich mir auch vor, dass benachbarte Systeme einen nicht unerheblichen Einfluss haben. Kürzlich gab es doch eine Studie, die feststellt, dass Sternentstehung weitere Sternentstehung behindert bis unterbindet. Da läge es nahe, dass benachbarte Sternentstehung auch die protoplanetaren Scheiben beeinflusst.

  3. #3 krypto
    2. Februar 2015

    Ooops, zu früh abgeschickt:
    Insofern würde mich interessieren, ob die Simulationen Nachbarsysteme mit einbezogen haben oder ob isoliert betrachtet wurde.

  4. #4 Alderamin
    2. Februar 2015

    Also, ich erinnere mich ja immer wieder an diesen Artikel dem gemäß Jupiter bis 1,5 AU nach innen gewandert sein und den inneren Planeten das Baumaterial abgeräumt haben soll. Deswegen konnte innerhalb seiner Bahn kein großer Gesteinsplanet entstehen (und die entsprechende Simulation liefert sogar 4 innere Planeten, 2 kleine und 2 größere, siehe auch Grafik in der Mitte des Artikel).

  5. #5 tina
    2. Februar 2015

    Spannendes Thema. Wobei ja neulich zu lesen war, dass auch in unserem Sonnensystem ganz eventuell sehr weit draußen noch ein oder zwei Supererden existieren könnten, die bisher noch nicht gefunden wurden.

    Und dann noch die Planeten, die aus dem System geworfen wurden und nun alleine durchs All streifen – eine ganz schön dynamische Geschichte…

    Was die Spekulation über einen “Super-Mars” angeht, so könnte ich mir auch vorstellen, dass so ein Planet als imposante Erscheinung am Nachthimmel Einfluss auf die astronomische Erforschung genommen hätte. Vielleicht wäre sie früher und nachhaltiger in Gang gekommen.

  6. #6 Marco
    Zürich
    2. Februar 2015

    Oder kann es sein, dass diese Supererden eigentlich die Ausnahme sind, und wir einfach die “normalen” Gesteinsplaneten bisher mit unserer Technik nicht zu sehen bekommen?

  7. #7 Spritkopf
    2. Februar 2015

    @Tina

    Und dann noch die Planeten, die aus dem System geworfen wurden und nun alleine durchs All streifen – eine ganz schön dynamische Geschichte…

    Das wäre bestimmt auch mal eine interessante Simulation. Wieviele Planeten werden nach ihrer Entstehung im Durchschnitt aus einem Sonnensystem geworfen, sprich, wieviele Planemos (also gravitativ ungebundene Planeten) könnten sich potentiell in der Milchstraße befinden?

    Bei im Mittel drei oder vier herauskatapultierten Planeten pro Sonnensystem kommst du auf eine Zahl von einer halben bis einer Billion. Evtl. noch weit darüber, wenn man berücksichtigt, dass die Milchstraße nicht viel jünger ist als das Universum selbst und die 100 – 300 Milliarden Sterne, die wir heute als Zahl für unsere Galaxie schätzen, eine Menge Vorgänger hatten, die schon lange ausgebrannt sind.

  8. #8 tina
    2. Februar 2015

    @Spritkopf
    Ja, irgendwo hatte ich auch mal eine Abschätzung der Anzahl dieser ungebundenen Planeten in der Milchstraße gelesen, finde die Quelle aber gerade nicht. Aber wenn ich es richtig in Erinnerung habe, ging man da auch von einer enorm hohen Anzahl aus.

  9. #9 maunz
    <b> Mind Pluto </b>
    2. Februar 2015

    Die acht Planeten unserer Sonne

    .. und die 5 Zwerplaneten …
    http://de.wikipedia.org/wiki/Liste_der_Zwergplaneten_des_Sonnensystems

  10. #10 Spritkopf
    2. Februar 2015

    @Tina

    finde die Quelle aber gerade nicht

    Diese hier vielleicht?

  11. #11 Spritkopf
    2. Februar 2015
  12. #12 tina
    2. Februar 2015

    @Spritkopf
    Kann sein, dass das die Quelle war, weiss ich nicht mehr, aber das ist ja auch egal. Danke für die Links jedenfalls.

    Was ich ja immer besonders faszinierend finde, ist die Vorstellung, dass diese eigentlich schon unvorstellbare Zahl an Objekten in der Milchstrasse sich trotzdem so gut wie nie in die Quere kommt. Selbst bei den sog. Galaxienkollisionen, wo ja auch nichts wirklich zusammenstösst – einfach weil der Raum dazwischen noch viel – ebenfalls unvorstellbar – größer ist. Diese gewaltige Leere zwischen den Sternen, ja selbst die gewaltigen Distanzen in unserem Sonnensystem. Was man ja immer sehr schön daran sehen kann, wie weit die Voyagersonden in den letzten Jahrzehneten geflogen sind und wie lange sie noch fliegen müssen, bis sie in die Nähe des nächsten Sterns geraten, zehntausende von Jahren…

    Wenn man versucht, sich dies alles vorzustellen (auch wenn man daran immer wieder scheitert), wird jedenfalls sehr schnell klar, dass von den ungebundenen Planeten so gut wie keine Gefahr für unser Sonnensytem ausgeht. Es ist einfach genug Platz da 😉 .

  13. #13 Florian Freistetter
    2. Februar 2015

    @Tina: Such in meinem Blog mal nach ” vagabundierende Planeten”. Ich hab einiges über deren Dynamik, Anzahl und “Gefahr” geschrieben.

  14. #14 tina
    2. Februar 2015

    @Florian
    Werde ich machen. Wahrscheinlich kenne ich die zum Teil sogar bereits, da ich hier ja inzwischen schon eine ganze Weile regelmäßig mitlese.

  15. #15 Dominik
    2. Februar 2015

    Zitat FF “Diese Himmelskörper sind immer noch “erdähnlich” in dem Sinne, dass sie eine feste, felsige Oberfläche haben. Aber sie sind bis zu viermal größer als unser Planet und haben eine 10 bis 20 Mal größere Masse.”

    Sind Supererden mit einer hinreichend großen Masse nicht häufig Wasserwelten, Eiswelten oder Gaswelten?

  16. #16 Andreas Morlok
    2. Februar 2015

    Eine Supererde in unserem Sonnensystem wäre nicht unbedingt eine gute Idee – während der Wachstumsphase in der Debris Disk in den ersten paar 10 Millionen Jahren scheinen die ‘Platzhirsche’ möglicherweise das Wachstum der kleineren Planeten zu beeinträchtigen, gerade was volatile Bestandteile betrifft, also Wasser etc.). Eine Erde in einem solchen System wäre vielleicht gar nicht bewohnbar. Empfehlenswerte Paper z.B. von Erik Asphaug ‘Similar-sized collisions and the diversity of planets’ Chemie der Erde 70, 2010

  17. #17 Tina_HH
    3. Februar 2015

    So, ich habe mich mal kurzerhand umbenannt, um Verwechslungen mit anderen Tinas hier in Zukunft zu vermeiden.
    Der Name ist einfach zu weit verbreitet 😉 .

  18. #18 bruno
    3. Februar 2015

    schöner Beitrag

  19. #19 Alderamin
    3. Februar 2015

    @Tina_HH

    Oh, Du bist aber Groß geworden 😉

  20. #20 Tina_HH
    3. Februar 2015

    @Alderamin

    Ja, das bleibt nicht aus, man wird ja auch älter 😉 .

  21. #21 bruno
    3. Februar 2015

    …zur besseren Lesbarkeit hätte ich da noch zwei Anregungen:

    abs.4: ..werden zu den riesigen Gasplaneten. Auf der anderen Seite der Schneelinie dagegen entstehen nur kleine “(Gesteins)Planeten, wie die Erde. (oder eben Venus/Mars/Mekur).”

    abs 5: Planeten müssen nicht dort bleiben, wo sie entstehen, sondern können näher an ihren Stern heran rücken. “oder aber sich entfernen oder sogar die Bahnen tauschen, wie vermtl. Neptun und Uranus”

  22. #22 krypto
    4. Februar 2015

    @Alderamin#4:
    Dass die Simu 4 innere Planeten lieferte, passt ja hervorragend zu der Theorie der Mondentstehung und dem dabei vermuteten Planeten Theia.

  23. #23 Jens
    23. Februar 2015

    Hochinteressanter Bericht! Bin gespannt ob die weiteren Untersuchungen der Exoplaneten die Hypothes der Franzosen bestätigen.

  24. #24 Alderamin
    23. Februar 2015

    @krypto

    Dass die Simu 4 innere Planeten lieferte, passt ja hervorragend zu der Theorie der Mondentstehung und dem dabei vermuteten Planeten Theia.

    Ja, das steht auch explizit in dem Artikel (letzter Satz im Absatz unter “A New Paradigm?”).

  25. #25 Jan
    Bad Kissingen
    23. Juni 2015

    Es wäre auch nicht gut für die erdumlaufbahn da dieser die erdumlaufbahn wie z.b der jupiter extrem belasten würde was wiederum die folge hat das es entweder a:zu heftigen temperaturschwankungen kommt oder b: die erde aus dem sonnensystem geworfen wird oder c: die erde in die sonne katapultiert wird aus anderer sucht betrachtet könnte dieser planet leben beherrbergen (aber bitte nicht bei uns bzw nicht in unserem sonnensystem)

  26. #26 Jens
    23. Juni 2015

    Hat man jetzt schon Planetensysteme mit Supererden entdeckt in denen weiter außen große Gasplaneten sind?

  27. #27 bruno
    18. April 2016

    Uranus ist der kleinste dieser “Gasriesen”

    Uups?
    🙂

  28. #28 Captain E.
    19. April 2016

    Was stört dich daran? Vielleicht, dass du Uranus für größer als Neptun erachtet hattest? Aber wie definieren wir nun “kleiner” und “größer”?

    Also etwas exakter:

    Neptun ist schwerer als Uranus.
    Uranus hat einen größeren Durchmesser als Neptun.

    Uranus ist nämlich weniger dicht als Neptun.

  29. #29 Bullet
    19. April 2016

    Interessanter Gedanke. Ich würde als maßgeblichem Parameter für “Größe” intuitiv dem Durchmesser den Vorzug geben, weiß aber, daß es das Universum ‘nen Kack interessiert, was ich denke. Und im Kontext eines Planetensystems, dessen bestimmender Faktor die Masse ist, muß ich dazu tendieren, die Planeten – wenn überhaupt – eher der Masse nach zu ordnen.