Computerillustration eines Doppelsterns. Bildnachweis: Carnegie Institution. Klicken um zu vergrößern.
Neue theoretische Arbeiten zeigen, dass die Bildung von Gasriesenplaneten um Doppelsterne herum genauso stattfinden kann wie um Einzelsterne wie die Sonne. Die Arbeit wird heute von Dr. Alan Boss vom Department of Terrestrial Magnetism (DTM) der Carnegie Institution auf dem Treffen der American Astronomical Society in Washington, DC, vorgestellt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Gasriesenplaneten wie Jupiter und bewohnbare erdähnliche Planeten häufiger vorkommen könnten als bisher angenommen. Ein Artikel, der diese Ergebnisse beschreibt, wurde zur Veröffentlichung im Astrophysical Journal angenommen.
„Wir konzentrieren uns in der Regel darauf, nach anderen Sonnensystemen um Sterne zu suchen, genau wie unsere Sonne“, sagt Boss. "Aber wir lernen, dass Planetensysteme um alle Arten von Sternen herum zu finden sind, von Pulsaren bis zu M-Zwergen mit nur einem Drittel der Masse unserer Sonne."
Zwei von drei Sternen in der Milchstraße sind Mitglieder eines binären oder Mehrsternsystems, in dem die Sterne mit Abständen umeinander kreisen, die von nahezu Kontakt (enge Binärdateien) bis zu Tausenden von Lichtjahren oder reichen können mehr (breite Binärdateien). Die meisten Binärdateien haben ähnliche Abstände wie die Entfernung von der Sonne zum Neptun (~ 30 AE, wobei 1 AE = 1 astronomische Einheit = 150 Millionen Kilometer - die Entfernung von der Erde zur Sonne).
Es war nicht klar, ob die Bildung eines Planetensystems in typischen binären Sternensystemen auftreten könnte, in denen die starken Gravitationskräfte eines Sterns die Planetenbildungsprozesse um den anderen Stern herum stören könnten und umgekehrt. Frühere theoretische Arbeiten hatten tatsächlich nahegelegt, dass typische Doppelsterne keine Planetensysteme bilden könnten. Planetenjäger haben jedoch kürzlich eine Reihe von Gasriesenplaneten in der Umlaufbahn um Doppelsterne mit unterschiedlichen Abständen gefunden.
Boss fand heraus, dass, wenn die Schockerwärmung, die aus den Gravitationskräften des Begleitsterns resultiert, schwach ist, sich Gasriesenplaneten in planetbildenden Scheiben auf die gleiche Weise bilden können wie um einzelne Sterne. Die planetenbildende Scheibe würde kühl genug bleiben, damit die Eiskörner fest bleiben und somit das Wachstum der festen Kerne ermöglichen, die eine Größe von mehreren Erdmassen erreichen müssen, damit der herkömmliche Mechanismus der Bildung von Gasriesenplaneten (Kernakkretion) erfolgreich ist.
Die Modelle von Boss zeigen noch direkter, dass der alternative Mechanismus für die Bildung eines Gasriesenplaneten (Scheibeninstabilität) in binären Sternensystemen genauso gut ablaufen kann wie um einzelne Sterne und sogar durch die Gravitationskräfte des anderen Sterns gefördert werden kann . In den neuen Modellen von Boss wird die planetenbildende Scheibe in der Umlaufbahn um einen der Sterne schnell zu dichten Spiralarmen getrieben, in denen sich selbstgravitierende Gas- und Staubklumpen bilden und sich auf Planetengrößen zusammenziehen. Der Prozess ist erstaunlich schnell und benötigt weniger als 1.000 Jahre, bis sich dichte Klumpen in einer ansonsten merkwürdigen Scheibe bilden. Es würde viel Raum für erdähnliche Planeten geben, sich näher am Zentralstern zu bilden, nachdem sich die Gasriesenplaneten gebildet haben, ähnlich wie angenommen wird, dass sich unser eigenes Planetensystem gebildet hat.
Boss weist darauf hin: "Dieses Ergebnis kann tiefgreifende Auswirkungen haben, da es die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Planetensystemen erhöht, die unseren eigenen ähneln, da Doppelsterne die Regel in unserer Galaxie sind, nicht die Ausnahme." Wenn Doppelsterne Planetensysteme schützen können, die aus äußeren Gasriesenplaneten und inneren erdähnlichen Planeten bestehen, wird die Wahrscheinlichkeit anderer bewohnbarer Welten plötzlich ungefähr dreimal wahrscheinlicher - bis zu dreimal so viele Sterne könnten mögliche Wirte für Planetensysteme sein ähnlich wie bei uns. Die Pläne der NASA, im nächsten Jahrzehnt nach erdähnlichen Planeten zu suchen und diese zu charakterisieren, würden dann umso wahrscheinlicher Erfolg haben.
Eine der wichtigsten verbleibenden Fragen zu den theoretischen Modellen ist die korrekte Schockerwärmung in der planetenbildenden Scheibe sowie die allgemeinere Frage, wie schnell die Scheibe abkühlen kann. Boss und andere Forscher arbeiten aktiv daran, diese Heiz- und Kühlprozesse besser zu verstehen. Angesichts der wachsenden Beobachtungsergebnisse für Gasriesenplaneten in Doppelsternsystemen legen die neuen Ergebnisse nahe, dass die Schockerwärmung in Binärscheiben nicht zu groß sein kann oder die Bildung von Gasriesenplaneten verhindern würde.
Originalquelle: Carnegie-Pressemitteilung
