Dass Planeten sich bewegen ist ja nichts neues. Runde um Runde drehen sie um ihren Stern und seit Kepler, Newton und Einstein können wir ihre Bewegung auch sehr gut beschreiben.
Im Allgemeinen bleiben die Bahnen der Planeten aber auf einen bestimmten Bereich beschränkt. Die Bahn der Erde wird zwar zum Beispiel immer mal ein bisschen größer und wieder kleiner; wackelt ein bisschen im Raum hin und her und dehnt sich aus bzw. zieht sich zusammen – aber es ist nicht zu erwarten, dass sie plötzlich ihren Bereich um die Sonne verlässt und der Venus auf die Pelle rückt. Genausowenig ist zu erwarten, dass Jupiter die äußeren Bereiche des Sonnensystems verläßt und näher an die Sonne rückt.
Heute ist das zumindest so in unserem Sonnensystem. Aber früher war das ganz anders. Da migrierten die Planeten nämlich. Und das hatte großen Einfluss auf die Erde und vielleicht sogar auf die Enstehung des Lebens…
Planeten in der Scheibe
Um das Phänomen der planetaren Migration zu verstehen, muss man zuerst einmal kurz die Planetenentstehung erklären (eine längere Erklärung gibts bei Ludmila).
In einem gerade entstehendem Planetensystem gibt es nämlich erstmal keine Planeten sondern nur Staub – und jede Menge Gas. Beides zusammen bildet eine Scheibe um den Stern – die sogenannte protoplanetare Scheibe.
In so einer Scheibe bilden sich nun die Planeten und wenn sie groß genug sind (etwa so groß wie die Erde) und bei der Entstehung noch nicht alles Gas aufgebraucht wurde, dann bewegen sich die Protoplaneten durch die Gasscheibe. Dabei erzeugen sie aber Dichtewellen im Gas und es entstehen Wirbel innerhalb und außerhalb der Planetenbahn. Die sind allerdings nicht genau gleich und wenn der Planet mit den Wirbeln interagiert, übt der äußere eine größere Gegenkraft aus als der innere und der Planet verliert Drehmoment. Das heisst, seine Bahn wird enger und er bewegt sich auf Spiralbahnen nach innen in Richtung Stern. Diesen Vorgang nennt man Typ-I Migration. Er verläuft relativ schnell und dauert nur einige hundertausend Jahre.
Ist der Planet groß genug (etwa zehnmal so schwer wie die Erde) entsteht bei seiner Bewegung durch die Gasscheibe eine Lücke. Sie beendet die Typ-I-Migration da nun keine dirkteInteraktion mit dem Gas mehr stattfindet. Trotzdem gerät aber immer wieder Material in die Lücke und startet eine neue Migration in Richtung Stern. Das dauert diesmal aber viel länger und man spricht von Typ-II-Migration.
Irgendwann ist der Planet dann soweit nach innen migriert, dass er in den Stern fällt oder – da sich ja um den Stern selbst auch eine Lücke bildet – kurz vorher gestoppt wird. Auch wenn alles Gas in der Scheibe aufgebraucht ist, endet die Migration.
Wir haben also nun ein neues Planetensystem. Aber auch jetzt kommen die Planeten nicht zur Ruhe – es gibt noch eine Art der Migration.
Ein nettes Modell
Diesmal ist der Auslöser keine protoplanetare Scheibe sondern eine sogenannte Trümmerscheibe (“debris disk”). Ich habe darüber schonmal im Rahmen meines Artikels über Beta Pictoris geschrieben. Das ist keine Scheibe mehr, die aus Gas besteht sondern aus den Überresten der Planetenentstehung: große und kleine Staubkörner bzw. Asteroiden.
Die Trümmerscheibe um Beta Pictoris. Die Infrarotstrahlung des Staubes wurde rot/orange dargestellt; der Stern selbst ausgeblendet (Bild:NASA)
Könnte man unser Sonnensystem von außen betrachten, dann würde man ebenfalls eine Scheibe sehen, die es umgibt: den Kuipergürtel und die anschließenden gestreute Scheibe bzw. scattered disc.
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