Startseite Service Partner Sponsoren Impressum Kontakt
Planetensuche
Übersicht





Extrasolare Planeten: eine Frage der Metallizität
11.Oktober 2004. Die bisher entdeckten 130 Extrasolaren Planeten befinden sich in Sonnensystemen die sich sehr von dem unseren unterscheiden, und die Existenz von erdähnlichen Planeten ist dort unwahrscheinlich. Nichtsdestotrotz hat eine obskure Eigenschaft dieser Systeme die Astronomen veranlasst vorherzusagen, dass Sonnensysteme gleich dem unseren in der Milchstraße häufig vorkommen. Der Schlüssel zu diesem Verständnis ist die „Metallizität“.
Exoplanet
Planeten im Vergleich (Quelle: Exoplanets.org)
Greg Laughlin, Assistenzprofessor für Astronomie und Astrophysik an der Universität Santa Cruz, hält es für wahrscheinlich, dass Planetenjäger in den nächsten Jahren hunderte von Sternen finden, die neptunähnliche Planeten in einer Entfernung von ungefähr 5 Astronomischen Einheiten (1AE = Entfernung Erde – Sonne) besitzen. Ein Sonnensystem mit einem großen Planeten in dieser Entfernung könnte auch bewohnbare Planeten von Erdgröße auf stabilen Bahnen besitzen.

Laughlins Vorhersage beruht auf seinem Studium einer Eigenschaft der Sterne, die bis vor ein paar Jahren kaum beachtet wurde: Metallizität. Neue Sterne entstehen, wenn riesige Wolken aus interstellarem Staub und Gas kollabieren. Der Staub und das Gas bestehen zumeist aus Wasserstoff und Helium, aber es enthält auch einen kleinen Anteil schwerer Elemente die von Astronomen „Metalle“ genannt werden,  auch wenn Nicht-Astronomen diese Elemente normalerweise nicht als Metalle bezeichnen würden. Die Metallizität eines Sterns drückt aus, wie hoch sein Anteil an Metallen ist.

Und, so Laughlin weiter, „der einzige wirkliche Indikator ob ein Stern einen Riesenplaneten besitzt, ist seine Metallizität.“ Heiße Jupiters oder exzentrische Jupiters, wie die bisher gefunden genannt werden, sind am einfachsten zu finden. Fast alle der entdeckten Planeten fallen unter diese beiden Gruppen. „Und fast alle dazugehörigen Sterne haben eine hohe Metallizität“.

Und das soll so funktionieren: Aus einer metallreichen interstellaren Gaswolke entsteht ein metallreicher Stern. Laut core-accretion Theorie (etwa „Kernbildung“), der vorherrschenden Theorie der Planetenentstehung, fördert der Reichtum an Metallen auch die schnelle Entstehung von großen felsigen Planetenkernen, innerhalb von wenigen Millionen Jahren. Hat dieser Kern zehn Erdmassen oder mehr erreicht, dann beginnt er auch Gase anzuziehen. Die letztendliche Größe hängt nur davon ab, wie viel Gas zur Verfügung steht.

Aber Wasserstoff und Helium sind nicht zeitlich unbegrenzt vorhanden. Timing ist also entscheidend: Nur große felsige Kerne die sich schnelle bilden, bevor das Gas in den interstellaren Raum verschwindet, können Gasriesen werden. Planetenkerne die aufgrund geringerer Metallizität der Wolke langsamer wachsen, finden kein Gas mehr vor. „Wenn die Akkretionsscheibe vier Millionen Jahre besteht, der Kern aber fünf Millionen Jahre für die Bildung braucht, dann geht es nicht,“ sagt Laughlin.  „Aber wenn der Kern in zweieinhalb Millionen Jahren die kritische Größe erreicht hat, ist noch genug Gas für die Bildung eines Gasriesen vorhanden.

In unserem eigenen Sonnensystem gibt es beide Arten von Planeten. Die Sonne ist ein metallreicher Stern, aber nicht übermäßig. Als unser Sonnensystem entstand, gab es genug schwere Metalle für Jupiter und Saturn, die dann auch Gashüllen ausbildeten. Neptun und Uranus dagegen haben kaum Gas einsammeln können.

Es existiert eine starke Korrelation zwischen heißen Jupiterplaneten und hoher Metallizität. Das Bild ist ungenauer für exzentrische Jupiter, also Gasplaneten auf langgezogenen elliptischen Umlaufbahnen. Für Gasriesen die noch weiter entfernt von ihrem Mutterstern sind, sind die Daten noch ungenau, da diese ein Jahrzehnt und mehr für einen Umlauf benötigen und Astronomen hier noch am Anfang stehen. Laughlin glaubt zu wissen was die Forscher erwartet sobald die Daten verfügbar sind: Viele Planeten von Neptungröße, einige vielleicht so schwer wie Saturn, in Umlaufbahnen die der des Jupiter ähneln. Warum? Laughlins Antwort ist auch hier die Metallizität. Die Mehrheit der Sterne die von US Planetenjägern studiert werden, haben etwas über die Hälfte der Metallizität der Sonne. Das ist ausreichend um große felsige Planeten wie Neptun zu bilden. Neptunplaneten haben keine zeitliche Obergrenze bei Ihrer Entstehung. Aber die Entstehung ist  nicht schnell genug, um Gasriesen auszubilden.

Wie groß ist nun die Wahrscheinlichkeit, Sonnensysteme mit erdähnlichen Planeten zu finden? „Ziemlich gut,“ mein Laughlin. Die Sonnensysteme die bisher gefunden wurden enthalten wahrscheinlich keine bewohnbaren Planeten. Die Bewegungen der sonnannahen Gasriesen verhindern, dass sich erdähnliche Planeten auf stabilen Umlaufbahnen halten können. Aber ein Sonnensystem mit einem großen Planeten in einem kreisförmigen Orbit in 5 AE Entfernung zum  Stern könnte sehr wohl eine zweite Erde beherbergen.

Laughlin glaubt in der Tat, dass, sobald mehr Daten verfügbar sind, hunderte von nahen Sternen mit ähnlichen Sonnensystemen gefunden werden, und die Mehrheit wird einen Neptun oder Saturn an Stelle eines Jupiter haben. Planetenjäger haben zwar noch keine solchen Planetensysteme entdeckt, aber das bedeutet nicht, dass es sie nicht gibt. Astronomen haben noch nicht lange genug geforscht. Mit den heutigen Techniken kann man Planeten nicht einfach so, mit einer Beobachtung, finden. Die Planeten werden allmählich gefunden und ihre Zahl wächst mit der Verfügbarkeit von Beobachtungsdaten.

Wie lang wird es also dauern solche Sonnensysteme zu finden. Das ist der unangenehme der Suche. Obwohl Astronomen die ersten Gasplaneten in größeren Entfernungen gefunden haben, wird es weitere zehn bis zwanzig Jahre dauern, bis die Durchmusterung der nahen Sterne abgeschlossen sein wird. Aber wenn man bedenkt, dass vor zehn Jahren noch niemand sicher wusste, ob es auch nur einen einzigen Stern außerhalb des Sonnensystems gibt, dann sind zehn oder zwanzig Jahre gar keine so lange Zeit.


Quelle: Astrobio.net zur Startseite...

Copyright 2004 Raumfahrt24.de Herausgeber: Ingo Froeschmann