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)
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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