Bei der Jahrestagung der Astronomischen Gesellschaft waren die Exoplaneten das Thema des heutigen Vormittags. Da ging es weniger um große Neuigkeiten aus der aktuellen Forschung, sondern darum, allen Anwesenden einen Überblick über den Stand der Dinge zu geben. Bei dieser Konferenz nehmen ja Astronomen aus allen Fachrichtungen teil und bei der heutigen Spezialisierung kann man nicht mehr davon ausgehen, dass jeder gleich gut über alle Bereiche der Astronomie Bescheid weiß.
Artie Hatzes von der Thüringer Landessterwarte in Tautenburg began mit einem Überblick über die Transitbeobachtung. Dabei beobachtet man die Helligkeit von Sternen und schaut nach, ob diese periodisch dunkler werden. Ist das der Fall, dann ist das ein deutlicher Hinweis auf einen Planeten, der um den Stern kreist und dessen Licht in regelmäßigen Abständen verdunkelt. Hatzes sprach von der “Goldenen Ära der Transitsuche”, die derzeit herrscht. Denn momentan haben wir gleich zwei Weltraumteleskope, die Transits beobachten und Exoplaneten finden wollen. Eines davon wird von der französischen Weltraumagentur in Zusammenarbeit mit einigen anderen europäischen Ländern (auch Deutschland) betrieben und heißt CoRoT, das andere hat die NASA ins All geschossen und heißt Kepler. CoRoT ist zwar älter als Kepler und hat ein kleineres Teleskop, aber trotzdem jede Menge wichtige Entdeckungen gemacht, zum Beispiel CoRoT-7b, den ersten Planeten von dem man wußte, dass er eine feste Oberfläche haben muss. Trotzdem ist es meistens Kepler, das mit seinen Ergebnissen die Berichterstattung dominiert. Das liegt aber eher an den unterschiedlichen wissenschaftlichen Strukturen in Europa und den USA (ich habe zu diesem Thema übrigens einen Artikel geschrieben, der in der aktuellen Ausgabe von “Profil Wissen” erschienen ist; das Heft bekommt man aber wohl nur in Österreich und nicht in Deutschland).
Nach Artie Hatzes sprach Didier Queloz über die Suche nach Exoplaneten mit der Radialgeschwindigkeitsmethode. Hier probiert man nicht die Verdunkelung zu messen, die Planeten verursachen, sondern das kleine Wackeln des Sterns, dass die Gravitationskraft der Planeten hervor ruft. Auch wenn die Transitbeobachtungen immer mehr Exoplaneten finden und in Zukunft die Forschung dominieren werden, wird die Radialgeschwindigkeitsmethode weiterhin wichtig bleiben. Queloz fand damit gemeinsam mit Michel Mayor 1995 den ersten Exoplaneten – und ist heute immer noch stark damit beschäftigt, neue Planeten zu suchen. Aber auch, schon bekannte Planeten zu beobachten. Denn mit der Transitmethode lässt sich leider die Masse der Exoplaneten nicht bestimmen. Dazu braucht es Nachbeobachtungen mit der Radialgeschwindigkeitsmethode.
Aber egal wie die Planeten nun entdeckt werden: Zuerst müssen sie einmal entstehen. Damit beschäftigte sich der Vortrag von Cornelis Dullemond von der Uni Heidelberg. Die Grundlagen der Planetenentstehung sind recht gut bekannt. Alles fängt an mit jeder Menge Staub und Gas, die einen Stern in einer großen Scheibe umgeben. Wenn die Staubteilchen kollidieren, entstehen größere Teilchen; wenn die größeren Teilchen kollidieren, entstehen noch größere Objekte, bis dann am Ende Asteroiden und schließlich Planeten entstehen. Auch die Details dieses Prozess sind teilweise recht gut verstanden. Teilweise aber auch gar nicht. Wie aus mikroskopischen Partikeln die kleinen, einige Millimeter bis Zentimeter großen Staubteilchen entstehen, weiß man. Ebenso, wie aus den metergroßen Asteroiden die riesigen Planeten gebildet werden. Aber der Schritt dazwischen ist noch ein großes Rätsel.
Denn ob sich aus zwei kleinen Teilchen ein neues großes Teilchen bildet, hängt unter anderem von der Geschwindigkeit ab, mit der sie aufeinander treffen. Kollidieren sie zu schnell, dann brechen sie auseinander und es entstehen neue und kleinere Teilchen und keine größeren. Das kann man auch in Computersimulationen nachvollziehen. Lässt man da die Teilchen miteinander kollidieren und anwachsen, dann werden die schlicht und einfach nicht größer sondern brechen ab einer gewissen Grenze durch die Kollisionen wieder auseinander.
Natürlich ist das ein sehr komplexes Problem. Man muss nicht nur die rein gravitative Anziehungskraft berücksichtigen, die auf die Teilchen wirkt. Auch die Wechselwirkung mit dem Gas in der Scheibe beeinflusst die Bewegung und die Geschwindigkeit der Teilchen. Was bei den Kollisionen genau passiert, hängt auch vom Material und der Struktur der Partikel ab. All diese wechselseitigen Abhängigkeiten sind schwer zu verstehen; viel schwerer, als bei den größeren Objekten, wo die Wechselwirkung mit dem Gas keine Rolle mehr spielt oder bei den kleineren, wo man die Gravitation vernachlässigen kann. Aber es gibt Ansätze, die vielleicht irgendwann zu einer Lösung dieses Problems führen. Ein paar davon hat Dullemond vorgestellt. Leider nicht ganz so ausführlich, wie ich mir das gewünscht hätte. Auf seiner Folie dazu wurden einige Möglichkeiten, erwähnt. Unter anderem gewisse “Ice Bunnies”, die für das Wachstum der Planeten sorgen sollte:
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