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Ein besonderes Sonnensystem
20. April 2005. Außer der Tatsache, dass wir dort zu hause sind, haben Astronomen der vergangenen Jahrhunderte keinen besonderen Grund zu der Annahme gehabt, unser Sonnensystem sei etwas besonderes. Seit etwa 10 Jahren werden immer neue extrasolare Planeten entdeckt und könnten diese Sichtweise ändern. Unser Sonnensystem könnte doch etwas besonderes sein.


Künstlerische Darstellung des extrasolaren Planetensystems Upsilon Andromedae Vergrößerung(599k) (Quelle: Northwestern University).

Statt der schönen runden Umlaufbahnen auf denen sich die neun Planeten unseres Sonnensystems bewegen, haben die meisten der mehr als 160 extrasolaren Planeten die im vergangenen Jahrzehnt entdeckt wurden, exzentrische Orbits: sie sind so lang gestreckt, dass viele von ihnen ihrem Zentralgestirn sehr nah kommen, an ihrem entferntesten Punkt aber auch verhältnismäßig weit entfernt sind. Astrophysiker der Northwestern University in Chicago haben als erste einen Artikel veröffentlicht, der anhand direkter Beobachtungsdaten Beweise für den gewaltsamen Ursprung dieser Planetenbahnen liefert.

„Unsere Ergebnisse zeigen einen einfachen Mechanismus, oft als „planet-planet scattering“ bezeichnet, eine Art Schleudereffekt der auftritt, wenn sich zwei Planeten sehr nahe kommen,“ sagte Professor Frederic A. Rasio. „Dieser Effekt muss in dem von uns beobachteten System Upsylon Andromedae für die extrem elliptischen Planetenbahnen verantwortlich sein.“

„Wir glauben, dass diese Planetenschleuderei in vielen Planetensystemen vorkommt, in denen die Planetenbahnen von vorn herein instabil sind. Während also Planeten um andere Sterne häufig sind, könnten stabile Systeme wie unser eigenes, in denen die Planetenbahnen über Milliarden Jahre stabil sind, eher die Ausnahme bilden.

Das untersuchte Upsilon Andromedae System enthält drei riesige Planeten des Typs Jupiter, das erste extrasolare Planetensystem mit mehreren Planeten, das mit Hilfe der Doppler Spektroskopie gefunden wurde. Bei dieser Methode wird die Bewegung des Stern beobachtet, die durch die Gravitationswirkung der Begleiter verursacht wird. Der innere Planet, ein „heißer Jupiter“, befindet sich so nah an seinem Stern, dass er einen Umlauf in wenigen Tagen absolviert. Er wurde bereits 1996 entdeckt. Die beiden äußeren Planeten wurden 1999 entdeckt und haben lang gezogene Umlaufbahnen die sich gegenseitig stark beeinflussen. Das System ist dementsprechend gut erforscht und lieferte die besten und genauesten Daten für die Untersuchung.

„In diesem System befinden sich die beiden äußeren Planeten in einer sehr seltsamen Konstellation,“ sagte Rasio. Um das besser zu verstehen, machten sich Rasio und seine Kollegen an die Entwicklung eines genauen Computermodels der Planetenbahnen wie sie heute existieren und extrapolierten daraus Bahnen, wie sie vor zehntausenden von Jahren existierten. Die Analyse zeigte eine Entwicklung die sich mit einer Situation deckt, in der ein anfangs stabiles System plötzlich gestört wird, und zwar ausschließlich der äußerste Planet.

Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass ein vierter Planet, der sich nicht mehr im Planetensystem befindet, dem äußeren Planeten gefährlich nahe gekommen sein muss und ihn schließlich in die Nähe des mittleren Planeten gedrängt hat, während der vierte Planet – der Störenfried – aus dem System herausgeschleudert wurde. Dieser plötzliche Stoß versetzte den äußeren Planeten auf einen elliptischen Orbit. Mit der Zeit störte der Planet auch die Umlaufbahn des mittleren Planeten und zwang diesen ebenfalls auf den elliptischen Orbit, den wir heute beobachten können. Seltsamerweise kehrt der mittlere Planet alle 7000 Jahre auf seinen kreisförmigen Orbit zurück.

„Das ist es, was dieses System so seltsam macht,“ sagte Rasio. „Normalerweise würde die gravitative Verbindung zweier elliptischer Umlaufbahnen keinen der Planeten auf eine kreisförmige Bahn zurück befördern. Eine Kreisbahn ist etwas besonderes.“

„Ursprünglich war die Hauptaufgabe unserer Arbeit herauszufinden, ob die beiden äußeren Planeten des Systems in der gleichen Ebene liegen, ähnlich wie in unserem Sonnensystem,“ sagte Lystad, eine Kollegin Rasio’s. „Wir waren überrascht, als viele unsere Simulationen kein klares Ergebnis lieferten, da der mittlere Planet einen fast kreisförmigen Orbit beschrieb. Als wir das merkwürdige Verhalten in allen unseren Simulationen entdeckten, schöpften wir Verdacht, dass hier ein Planet einen anderen verschoben hatte. Wir hatten etwas weitaus interessanteres entdeckt:“

Das Verständnis der Entstehung und Entwicklung des Upsilon Andromedae Systems und anderer extrasolarer Planetensysteme hat Auswirkungen auf unsere eigenes Sonnensystem.

„In diesen neu entdeckten Systemen herrscht eben nicht seit Milliarden Jahren eine Stabilität wie bei uns,“ sagte Rasio. „Sie mögen zwar entstanden sein wie unser Sonnensystem, aber nach einer Weile änderten sich die Dinge katastrophal. Unsere Sonnensystem, so scheint es, ist mit seiner Stabilität etwas besonderes.“        

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Quelle: Northwestern University zur Startseite...



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