Es kommt eigentlich so gut wie nie vor dass ich es bereue Astronom geworden zu sein. Sehr viel öfter kommt es vor dass ich mich freue mich gerade dieser Wissenschaft gewidmet zu haben. Denn was da draußen im Weltall so alles herum schwirrt ist immer wieder höchst erstaunlich. Zum Beispiel der Himmelskörper über den Eike Guenther von der Thüringer Landessternwarte Tautenburg kürzlich in einem Interview mit der Europäischen Südsternwarte berichtet hat. Es handelt sich um den Planet K2-106b und er ist ein echter “Heavy-Metal-Planet”.

Immer eine gute Kombination: Wissenschaft und Heavy Metal!

Immer eine gute Kombination: Wissenschaft und Heavy Metal!

Im Jahr 2016 haben Astronomen zwei Planeten entdeckt die den Stern K2-106 (auch bekannt als EPIC 220674823) umkreisen. Das ist jetzt an sich keine große Neuigkeit (Was aber genau genommen ziemlich sensationell ist: Als ich vor 17 Jahren mein Diplomstudium beendet habe, war jeder neu entdeckte Planet der einen anderen Stern umkreist eine große Sensation). Solche Planeten hat vor allem das Weltraumteleskop Kepler in den letzten Jahren zu Hunderten entdeckt. Richtig interessant wurde es aber als sich die Astronomen um Guenther die beiden Planeten genau angesehen haben (“K2-106, a system containing a metal-rich planet and a planet of lower density”).

Denn genau darauf kommt es mittlerweile an. Entdecken kann man Planeten vergleichsweise einfach. Wenn Kepler zum Beispiel das Licht ferner Sterne analysiert und nach den typischen Helligkeitsschwankungen sucht die auf die Existenz eines Planeten hinweist, dann sind die Techniken heute gut genug um das recht einfach zu bewerkstelligen. Aber über die Planeten an sich weiß man da noch nicht viel. Kepler kann herausfinden wie weit ein Planet von seinem Stern entfernt ist und wie groß der Planet ist. Was man mit Kepler nicht messen kann ist zum Beispiel die Masse des Planeten. Aber die ist natürlich wichtig wenn man wissen will wie der Planet zusammengesetzt ist!

Um die Masse zu bestimmen braucht man andere Techniken und genau die haben die Astronomen um Guenther verwendet. Und sind dabei zu erstaunlichen Ergebnissen gelangt. Die Ausgangslage sah so aus: Der Stern ist circa 850 Lichtjahre von der Erde entfernt. Es handelt sich um einen sonnenähnlichen Stern der in engem Abstand von zwei Planeten umkreist wird. Wirklich eng! Der eine braucht nur knapp 13 Tage für einen Umlauf um den Stern; der andere sogar nur wenig mehr als 12 Stunden! Der äußere hat den 2,5fachen Erdradius; der innere Planet den 1,5fachen Erdradius.

Wir bleiben jetzt aber erst Mal beim inneren Planeten, K2-106b. Der hat laut den Messungen von Guenther und seinen Kollegen eine Masse die der achtfachen Erdmassen entspricht. Das ist viel! Und kennt man Masse und Größe, dann kann man daraus sehr leicht die mittlere Dichte berechnen. Die beträgt in diesem Fall 13 Gramm pro Kubikzentimeter! Zum Vergleich: Bei der Erde sind es 5,5 g/cm³ und das ist schon der Planet mit der höchsten mittleren Dichte des gesamten Sonnensystems. Ein Planet wie K2-106b mit so einer enorm hohen Dichte ist außergewöhnlich. Mehr als außergewöhnlich. So ein Planet muss im Prinzip komplett aus Metall bestehen; die Daten und Modelle der Astronomen zeigen dass sein Kern aus Eisen um die 80 Prozent des gesamten Himmelskörpers ausmachen muss.

Teleskopkuppeln (aus Metall) der Europäischen Südsternwarte in Chile - darin die Teleskope mit denen Metallplaneten untersucht werden (Bild: Iztok Bončina/ESO)

Teleskopkuppeln (aus Metall) der Europäischen Südsternwarte in Chile – darin die Teleskope mit denen Metallplaneten untersucht werden (Bild: Iztok Bončina/ESO)

Normalerweise nennt man Planeten mit erdähnlicher Größe und fester Oberfläche (also Planeten die keine Gasplaneten sind) “Gesteinsplaneten”. Das ist aber nun der erste “Gesteinsplanet” der im wesentlichen komplett aus Metall besteht. Und da stellt sich sofort die Frage: Wie kann so ein Himmelskörper entstehen?

Wir haben so etwas ähnliches auch im Sonnensystem: Merkur. Der kleinste Planet des Sonnensystems hat ebenfalls einen gewaltigen Metallkern der circa 70 Prozent des Planeten ausmacht. Und auch hier ist der Grund nicht ganz klar. Vielleicht hat einen riesige Kollision in der Frühzeit des Sonnensystems einen großen Teil des Gesteinmantels von Merkur entfernt und nur der Kern mit einer dünnen Felskruste ist übrig geblieben. Vielleicht haben auch die Bedingungen in unmittelbarer Nähe der Sonne dafür gesorgt dass kaum Gestein und nur Metall vorhanden war als Merkur sich aus der die junge Sonne umgebenden Gas- und Staubscheibe gebildet hat.

Merkur ist aber viel, viel kleiner als K2-106b! Auch hier könnte im Prinzip eine Kollision die Ursache für seine seltsame Zusammensetzung sein. Aber dann müsste der ursprüngliche Planet noch viel größer gewesen sein um so eine riesige Metallkugel als Kollisionsrest hinterlassen zu können. Und die Kollision selbst muss entsprechend gewaltig gewesen sein – was die Sache aber unwahrscheinlich macht. Realistischer ist es da, dass das Ding schon so entstanden ist. Zum Beispiel weil in der Materialscheibe während der Planetenentstehung (fast) nur Metall zur Verfügung stand. Das kann zum Beispiel durch Photophorese passieren: Hat man ein Gas, schmeißt da Staubteilchen hinein und bestrahlt alles mit Licht/Wärme, dann sorgt die erhöhte Bewegung der Gasteilchen dafür dass sich auch die Staubteilchen von der Lichtquelle wegbewegen. So könnte sich das Material in der Frühzeit von K2-106 entsprechend “sortiert” haben so dass im innersten Bereich um den Stern hauptsächlich Metall übrig geblieben ist.

Aber eigentlich wissen wir nicht wie so ein Planet entsteht (was trotzdem kein Anlass ist das Ding für eine Raumstation o.ä. zu halten – nicht vergessen: es ist 1,5 so groß und 8 mal so schwer wie die Erde!). Und genau deswegen sind Entdeckungen dieser Art auch so großartig. Sie zeigen uns, dass es anderswo im Universum ganz anders aussehen kann als bei uns. Dass dort ganz andere Prozesse ablaufen als hier. Dass dort ganz andere Phänomene zu beobachten sind als bei uns. Und dass man dort Dinge lernen kann die wir hier bei uns nicht lernen können!

Planeten wie K2-106b zeigen uns dass es noch sehr, sehr viel über die Entstehung von Himmelskörpern zu verstehen gibt. Mit planetaren Metallkugeln dieser Größe hat vor der Entdeckung von K2-106b niemand wirklich ernsthaft gerechnet. Aber jetzt wissen wir was dass es sie gibt. Und wer weiß was da draußen sonst noch so herum schwirrt von dem wir uns bis jetzt noch nicht vorstellen konnten dass es da herum schwirren kann. Und was wir lernen können, wenn wir es entdecken!

Übrigens: Eike Guenther hat noch eine sehr schöne “Spezial-Pressemitteilung” geschrieben um klar zu machen wie heavy metal dieser Planet wirklich ist! Ihr könnt die Pressemitteilung hier lesen – und schauen, ob ihr alle Anspielungen identifizieren könnt. Viel Spaß damit!

Kommentare (42)

  1. #1 anderer Michael
    20. November 2017

    Die Anspielungen sind im englischen Text in Großschreibung der Anfangsbuchstaben. Und damit auch in völliger Unkenntnis der musikalischen Szene zu identifizieren.

  2. #2 Florian Freistetter
    20. November 2017

    @anderer Michael: “Und damit auch in völliger Unkenntnis der musikalischen Szene zu identifizieren.”

    Zu identifizieren. Ja – aber auch zu verstehen?

  3. #3 pane
    20. November 2017

    Wenn der Stern ähnlich unserer Sonne ist, könnte man ja mal so tun, als umkreiste der Planet unsere Sonne. Wenn der innere der beiden nur 12h für eine Umkreisung braucht heißt das, dass er in unserem Sonnensystem nur ca. 1,8 Mill km von der Sonne entfernt sein dürfte. Vom Mittelpunkt wohlbemerkt. Das ist sehr nahe. Da kann man doch davon ausgehen, dass in so einer Entfernung Gestein gasförmig ist und somit vom Sonnenwind weggepustet werden konnte. So ein Planet kann genausowenig Siliziumoxid halten wie der Mond, der Merkur oder der Mars Eis halten können. Es wurden doch auch schon Planeten entdeckt, die in ihrem Spektrum Siliziumdioxid-Linien aufweisen. Dafür muss das Zeugs auch Gasförmig sein.

  4. #4 Nebsler
    20. November 2017

    beide t-shirts sind sehr geil! Bezugsquelle bekannt?

  5. #5 roel
    no gods, no kings, no courts
    20. November 2017

    @Nebsler Guck mal hier: https://amorphia-apparel.com/grok/

  6. #6 Robert
    20. November 2017

    FF,
    wie errechnet sich die Dichte von 13, was soll das andere für ein Metall sein? Eisen hat doch nur eine Dichte von 7,8.
    Was verschweigst du uns?

  7. #7 Bullet
    20. November 2017

    @pane:

    Da kann man doch davon ausgehen, dass in so einer Entfernung Gestein gasförmig ist und somit vom Sonnenwind weggepustet werden konnte. So ein Planet kann genausowenig Siliziumoxid halten wie der Mond, der Merkur oder der Mars Eis halten können.

    Hm. Also ich sehe in der Wikipedia, daß Siliziumdioxid (das Monoxid ist relativ exotisch) erst bei Temperaturen von über 2200°C in die Gasphase übergeht. Läßt sich überschlagen, welche Temperaturen auf einem solchen Planeten vorherrschen?
    Die Dichte dieses Gases sollte recht hoch sein (vgl. CO2). Die Gravitation des Planeten ist auch nicht zu vernachlässigen – somit wäre das SiO2-Gas bereits eine Atmosphäre. Sonnenwind hat es da schon recht schwer. Allenfalls die Ionisierung könnte lustige Effekte erzeugen.

  8. #8 Bullet
    20. November 2017

    Im übrigen fällt mir auf, daß im Paper offenbar eine leichte Vorliebe für Within Temptation ausgelebt wird… *g*

  9. #9 Florian Freistetter
    20. November 2017

    @Nebsler: Meins ist von hier: https://amorphia-apparel.com/grok/ Wo Martin seines her hat weiß ich leider nicht.

  10. #10 Florian Freistetter
    20. November 2017

    @Robert: “Was verschweigst du uns?”

    Du kannst gerne das verlinkte Originalpaper lesen und herausfinden welche großen Geheimnisse ich verschweige…

  11. #11 tomtoo
    20. November 2017

    @Robert
    Und welche Dichte hat Eisen bei 300-400GPa ?

  12. #12 Artur57
    20. November 2017

    Schwerere Element als das Eisen, sagt man, entstünden nur bei einer Supernova. Dabei stürzt der Stern quasi in sich zusammen und komprimiert das Material in einer Weise, dass schwerere Elemente entstehen. Nun nimmt der Druck zum Mittelpunkt hin zu und dort werden wohl die schwersten Atome entstehen. Dann federt das Material zurück und schleudert einen Großteil des Materials nach außen. Wohl auch die Schwermetalle, denn sonst stünden sie ja nicht zur Planetenbildung zur Verfügung.

    Aber es gibt schon einen Unterschied: je schwerer das Metall, um so langsamer wird es sich von der Stelle der Supernova entfernen. Wir könnten also um das Zentrum herum so etwas wie einen “Heavy-Metal-Ring” erwarten. Ist dieser Gedanke richtig?

  13. #13 Becky
    20. November 2017

    Wirklich spannend und man merkt deine Begeisterung für das Thema. :-) Das ist das tolle an der Wissenschaft: Es gibt immer wieder mehr zu erforschen und jede Antwort bringt einen Haufen neuer Fragen.
    Viele Grüße, Becky

    https://bakingsciencetraveller.wordpress.com/

  14. #14 Robert
    20. November 2017

    tomtoo,
    welche Dichte?
    Das würde ich gern wissen. Gibt es dazu eine Theorie?

  15. #15 Jonas Schimke
    20. November 2017

    @Robert,

    Chapeau! Ist mir auch gleich aufgefallen.

    Ich denke, hier liegt ein Fehler vor, denn wenn der Planet auch noch zu einem großen Teil Eisen enthält, dann muss es schon ein Metall von entsprechend hoher Dichte sein, um auf eine Gesamtdichte von etwa 13 zu kommen.. Da kommt nicht einmal mehr Blei infrage, weil dessen Dichte nur etwas über 11g/cm3 liegt.

    Es bleibt also ein wenig rätselhaft. Ich hoffe, Florian kann das aufklären.

  16. #16 tomtoo
    20. November 2017

    @Robert
    Die Dichte ist doch vom Druck und Temp abhängig.
    Deine Eisendichte gilt für z.B 1Bar/20C. Im Erdkern sind wir bei ca. 300GPa. Würde er nur aus Eisen und Nickel bestehen müsste die Dichte sogar über 13 liegen. Deshalb geht man davon aus das noch etwas drittes deutlich leichters eine Rolle spielt. Z.b Silizium. Jetzt ist die ‘Hölle“ ja größer als die Erde so das im.Kern wohl noch höhere Drücke als im Erdkern herschen

  17. #17 Alderamin
    20. November 2017

    @Robert, tomtoo

    Siehet hier, rechts unter “Figures”, Figure 1 & 3: Die Dichte von reinem Eisen geht mit dem Druck hoch bis über 13.

  18. #18 anderer Michael
    20. November 2017

    Herr Freistetter
    “Zu identifizieren. Ja – aber auch zu verstehen?”
    Meine Antwort: Nein

    Tomtoo
    Du kannst vielleicht Robert hinter’s Licht führen, aber nicht mich. Wenn es kein Blei oder Eisen ist? Was dann? Logisch und deutlich: GOLD GOLD.
    Herr Freistetter hat es faustdick hinter den Ohren und sich hinter unserem Rücken die Schürfrechte gesichert und führt uns mit seinen Ränkespielen in den Irrtum (hat er von Newton gelernt, siehe sein letztes Buch).Scheinbar steckts du mit ihm unter einer Decke! Hast du schon deine 12 Silberlinge bekommen?

    Ich protestieren gegen die Inbesitznahme des Planeten,schlage die Umbenennung in Dagobert-Duck-Planet um und rege die Gründung eines Zentralrates der künftigen Bewohner an. Ich bin bereit mitzuarbeiten und den Sitz in der UNO zu übernehmen.

    Gezeichnet : Ex-Karnevalsprinz Michael VI
    ( nur zur Vorsicht: ich hoffe , es ist damit klar, es war nur hohler Spaß von mir).

  19. #19 tomtoo
    20. November 2017

    @aM
    Hast du einen rennen ? Meinste ich gebe mich mit 12 Silberlingen zufriden ? ; )

  20. #20 anderer Michael
    20. November 2017

    Tomtoo
    Du bist aber raffgierig!

    Spaß beiseite. Habe ich nicht gewusst, den Zusammenhang Dichte und Druck. Robert ist ein toller Ideengeber für eine eventuelle Karnevalsrede, mal direkt oder indirekt, und nicht zum erstenmal.Bitte weiter so, Robert!

  21. #21 gedankenknick
    20. November 2017

    @anderer Michael:
    Pah, Gold… Ich werf mal Platin, Iridium und Osmium in den Raum. Und von mir aus noch ein wenig Plutonium und Wolfram dazu… 😉

  22. #22 Frantischek
    20. November 2017

    “Life Is Often Stranger Than Fiction”

    Beim besten Willen fällt mir kein Heavy Metal Bezug dazu ein. Und Google auch nicht…
    Trotzdem verdammt geiles Paper!

    Woher kommt eigentlich der coole Zweitname EPIC?

  23. #23 Florian Freistetter
    20. November 2017

    @Frantischek: EPIC steht für “Ecliptic Plane Input Catalog” 😉

  24. #24 cimddwc
    20. November 2017

    @Bullet:
    Zum Glück ist auch etwas Epica(*) dabei – wo der Stern doch (auch) EPIC… heißt. :)

    (*) mit Schreibfehler “live” statt “life”

  25. #25 Bullet
    20. November 2017

    @Frantischek: mir fällt nur Bad Religion – Stranger Than Fiction ein. Kann aber auch Zufall sein, weil es im Text um “Truth is stranger than fiction” geht…

  26. #26 Volker
    20. November 2017

    @Frantischek:

    “Life Is Often Stranger Than Fiction”

    Beim besten Willen fällt mir kein Heavy Metal Bezug dazu ein

    Metal-mässig fällt mir dazu auch nichts ein, es gibt allerdings ein Bad Religion – Album namens ‘Stranger Than Fiction’

  27. #27 noch'n Flo
    Schoggiland
    20. November 2017

    No Rock, this is Metal!

  28. #28 Robert
    20. November 2017

    anderer Michael,
    wenn du das mit dem Gold veröffentlichst, sinken die Goldpreise.
    Florian hat uns das verheimlicht, weil er noch schnell ein paar Warentermingeschäfte abgeschlossen hat.
    Aber jetzt mal Spaß beiseite, du scheinst der Einzige zu sein, der meine Qualität erkannt hat.

  29. #29 Lercherl
    20. November 2017

    Wo Martin seines her hat weiß ich leider nicht.

    Hier vielleicht: https://www.getdigital.eu/AT-GC.html

  30. #30 Laie
    20. November 2017

    Bemerkenswert, dass man das trotz der grossen Entfernung inzwischen schon feststellen kann. Wann haben wir endlich ein “Raumschiff Enterprise” mit Wrap-Antrieb, das mit unerlaubter Geschwindigkeit dort hinfliegt, um uns Fotos vor Ort zu liefern?

  31. #31 tomtoo
    21. November 2017

    @gedankenknick
    Bei dem Zeugs dass du da alles in den Raum wirfst , solltest du dich in Kilonova umbenahmsen. ; )

  32. #32 Alderamin
    21. November 2017

    @Artur57

    Schwerere Element als das Eisen, sagt man, entstünden nur bei einer Supernova. Dabei stürzt der Stern quasi in sich zusammen und komprimiert das Material in einer Weise, dass schwerere Elemente entstehen. Nun nimmt der Druck zum Mittelpunkt hin zu und dort werden wohl die schwersten Atome entstehen. Dann federt das Material zurück und schleudert einen Großteil des Materials nach außen. Wohl auch die Schwermetalle, denn sonst stünden sie ja nicht zur Planetenbildung zur Verfügung.

    So läuft eine Supernova nicht ab. Der Kern kollabiert zum Neutronenstern wobei Unmengen von Neutrinos frei werden, die zum Teil wegen der schieren Anzahl im Sternenmaterial stecken bleiben und dieses aufheizen. Materie stürzt auf diesen, eine Schockwelle prallt zurück und durchläuft den ganzen Stern, der ziemlich komplett thermonuklear zündet. Die Sternenhülle zerreisst es dann und alles fliegt mit ca. 10000 km/s auseinander. Das Gas entkommt dem Stern und rammt dann in umgebende Gaswolken, typischerweise den Sternenwind, den der Stern vorher ausgestoßen hat, und verlangsamt sich so.

    Aber es gibt schon einen Unterschied: je schwerer das Metall, um so langsamer wird es sich von der Stelle der Supernova entfernen. Wir könnten also um das Zentrum herum so etwas wie einen “Heavy-Metal-Ring” erwarten. Ist dieser Gedanke richtig?

    Nein, die Geschwindigkeit des Supernovarests ist zu hoch, als dass er beim Stern gebunden bleiben könnte. Das Material mischt sich schön mit der interstellaren Materie (schwere Kerne dürften dabei langsamer abgebremst werden und eher weiter fliegen, als leichte, aber am Ende wird das interstellare Material ohnehin durch weitere Supernovae und die galaktische Rotation gut durchgerührt). Die Zusammensetzung von Planeten wird sich eher in der protoplanetaren Scheibe entscheiden, mit flüchtigen Stoffen wie Wasser und Gasen weiter außen und Gestein und Eisen weiter innen. Der Sternenwind und die Temperatur spielen dabei sicherlich die größte Rolle.

    Es braucht aber außer Eisen, Kobalt und Nickel (die reichlich in Supernovaresten vorhanden sind und Eisen und Nickel entstehen ja schon im Stern vor der Explosion) keine schwereren Metalle, um den “Heavy Metal Planeten” zu erklären. Ich hatte in #17 verlinkt, dass die Dichte von Eisen bei hohem Druck 13 g/cm³ überschreitet. Tomtoo hat das richtig erkannt. Gold, Uran und dergleichen entstehen in kleinen Mengen bei Supernovae und Kilonovae (Neutronensternverschmelzungen) und sind anteilmäßig relativ selten im All, während Eisen und leichtere Elemente, die in Sternen schon vor einer möglichen Supernova gebildet werden, sehr häufig sind. Es braucht einfach nur hinreichend wenig leichte Elemente auf dem Heavy Metal Planeten, so dass er einen hohen Eisenanteil hat, um seine hohe Dichte zu erklären. Seine Nähe zum Stern dürfte dafür entscheidend gewesen sein (Sternwind, Temperatur).

  33. #33 gedankenknick
    21. November 2017

    @tomtoo:
    Ich will aber nicht verschmelzen und dabei Strahlung absondern. Ich stelle mir diesen Vorgang – bezogen auf mich – sehr unappetitlich und schmerzhaft vor… 😉

  34. #34 tomtoo
    21. November 2017

    Aber @gedankeknick , das ist doch romantisch. Das Universum erschüttern. Gut nur einmal. Sogar Ligo könnte es evtl. Messen. ; )

  35. #35 Rubberduck
    22. November 2017

    Es gibt sicher noch Vorgänge im Universum die wir noch nicht entdeckt haben.

  36. #36 RainerO
    22. November 2017

    @ Rubberduck
    Ach was!

  37. #37 Rubberduck
    22. November 2017

    @RainerO

    Ja! Bezogen auf Supernova, schweren Metallen usw.

  38. #38 RainerO
    22. November 2017

    @ Rubberduck
    Lieber Rubberduck: Das “Ach was!” war ein Loriot-Zitat und drückt üblicherweise das gespielte Erstaunen über etwas Offensichtliches aus.
    Die Erkenntnis, dass es Vorgänge im Universum gibt, die wir noch nicht entdeckt haben, ist nicht wirklich revolutionär. Es gibt sogar Vorgänge, die wir nie entdecken werden können, egal wie gut unsere Methoden in Zukunft sein werden.

  39. #39 tomtoo
    22. November 2017

    Tja , das Universum ist ein shyse Platz und dazu auch noch verdammt groß. : )

  40. #40 Volker Bank
    Deutschland
    24. November 2017

    Völlig unwissenschaftlich und am Thema vorbei: Ist das auf dem Foto neben dir ( @Freistätter ) ‘ne Wachsfigur? Im Ernst, wir sind uns da uneins!

  41. #41 Volker Bank
    24. November 2017

    Oh, Sory. Ich glaube, ich bin hier falsch! Eigentlich wollte ich den Facebook Beitrag von Florian Freistetter(!) kommentieren. Auf das Bild war das bezogen, aber ich denke jetzt das das das ( oder das³ ?) falsche Forum ist.

  42. […] Eine Metallkugel im All: Der Heavy-Metal-Planet K2-106b. Sehr interessant. […]