Fast alle bisher entdeckten extrasolaren Planeten waren riesig, Jupiter-groß und höher. Die Frage ist: Könnten kleinere, erdgroße Planeten in denselben Sternensystemen leben? Die Forscher erstellten eine Simulation, bei der winzige Planeten in dasselbe System wie größere Planeten gebracht wurden, um festzustellen, ob sie genug Material sammeln konnten, um so groß wie die Erde zu werden. Sie fanden heraus, dass ein nahe gelegenes System - 55 Cancri - terrestrische Planeten mit erheblichem Wasser in der bewohnbaren Zone gebildet haben könnte.
Die stetige Entdeckung von Riesenplaneten, die andere Sterne als unsere Sonne umkreisen, hat die Spekulationen verstärkt, dass es in nahe gelegenen Planetensystemen erdähnliche Welten geben könnte, die Leben erhalten können. Jetzt haben Forscher, die Computersimulationen für vier nahe gelegene Systeme durchführen, die Riesenplaneten von der Größe des Jupiter enthalten, einen gefunden, der einen erdähnlichen Planeten mit den richtigen Bedingungen zur Unterstützung des Lebens hätte bilden können.
Ein zweites System hat wahrscheinlich einen Gürtel aus felsigen Körpern von der Größe des Mars oder kleiner. Die anderen beiden, zeigen die Modelle, haben nicht die richtigen Bedingungen, um einen erdgroßen Planeten zu bilden. Jedes System liegt innerhalb von 250 Lichtjahren von der Erde (ein Lichtjahr ist ungefähr 5,88 Billionen Meilen). Astronomen haben bereits Beweise dafür gefunden, dass jedes System mindestens zwei Riesenplaneten über die Masse des Jupiter enthält, die nahe an ihre Sterne gewandert sind, vielleicht so nah wie Merkur an der Sonne.
Für jedes der vier Systeme führten die Forscher 10 computergestützte Simulationen durch, bei denen kleine Planetenembryonen oder Protoplaneten in das System eingebracht wurden, um festzustellen, ob sie mehr Material sammeln und einen echten Planeten von der Größe der Erde bilden können. Jede Simulation nahm die gleichen Bedingungen im Planetensystem an, außer dass die Position und Masse jedes Protoplaneten geringfügig verändert wurden, sagte Sean Raymond, ein Postdoktorand an der Universität von Colorado, der an der Arbeit teilnahm, als er Astronomiedoktor war die Universität von Washington.
Raymond ist Hauptautor eines Papiers, das die im Juni im Astrophysical Journal veröffentlichte Forschung beschreibt. Mitautoren sind Rory Barnes, ein Postdoktorand an der Universität von Arizona, der ebenfalls als Doktorand der UW-Astronomie an der Arbeit teilgenommen hat, und Nathan Kaib, ein UW-Doktorand der Astronomie. Die Arbeit wurde von der National Aeronautics and Space Administration, dem Astrobiology Institute der NASA und der National Science Foundation finanziert.
"Es ist aufregend, dass unsere Modelle einen bewohnbaren Planeten zeigen, einen Planeten mit Masse, Temperatur und Wassergehalt ähnlich dem der Erde, der sich in einem der ersten extrasolaren Mehrplanetensysteme gebildet haben könnte", sagte Barnes.
Jüngste Studien zeigen, dass viele bekannte extrasolare Planetensysteme Regionen aufweisen, die stabil genug sind, um Planeten zu unterstützen, die von der Masse der Erde bis zu der des Saturn reichen. Die UW-Modelle testeten die Planetenbildung in Systemen mit den Namen 55 Cancri, HD 38529, HD 37124 und HD 74156. Die Forscher gingen davon aus, dass die Systeme vollständig sind und die Umlaufbahnen ihrer Riesenplaneten gut etabliert sind. Sie nahmen auch Bedingungen an, die die Bildung kleiner Körper ermöglichen könnten, die sich zu felsigen, erdähnlichen Planeten entwickeln könnten.
In den Modellen platzierten die Wissenschaftler mondgroße Planetenembryonen zwischen Riesenplaneten und ließen sie sich 100 Millionen Jahre lang entwickeln. Mit diesen Annahmen fanden sie terrestrische Planeten, die sich in 55 Cancri leicht bildeten, manchmal mit erheblichem Wasser und Umlaufbahnen in der bewohnbaren Zone des Systems. Sie fanden heraus, dass HD 38529 wahrscheinlich einen Asteroidengürtel und marsgroße oder kleinere Körper trägt, aber keine nennenswerten terrestrischen Planeten. In HD 37124 und HD 74156 wurden keine Planeten gebildet.
"Was mich am meisten überraschte, war das System zu sehen, das nur Planeten von der Größe des Mars oder kleiner bildete", sagte Raymond. "Alles, was zu groß wurde, wäre instabil, so dass sich viele kleinere Protoplaneten ansammelten, vielleicht ein Zehntel der Größe der Erde."
Kaib sagte, es sei bezeichnend, dass die Modelle zeigten, dass die Bedingungen 100 Millionen Jahre lang stabil genug bleiben könnten, damit ein planetarischer Embryo die Möglichkeit hätte, mehr Substanz zu sammeln und sich zu einem Körper von der Größe des Mondes oder des Mars zu entwickeln. "In unserem frühen System sah unser inneres Sonnensystem wahrscheinlich so aus, mit Hunderten von Körpern dieser Größe", sagte er
Extrasolare Planeten wurden in den letzten Jahren aufgrund von Techniken, die Riesenplaneten anhand ihrer Gravitationseffekte auf ihre Elternsterne erkennen, immer häufiger entdeckt. Es ist ungewiss, wie sich die Riesenplaneten entwickeln, aber es wird angenommen, dass sie sich weit weg von ihren Wirtssternen bilden und dann nach innen wandern, gedrückt von den Gasscheiben, aus denen sie sich gebildet haben. Wenn die Migration spät in der Entwicklung des Systems erfolgt, könnten die Riesenplaneten die meisten Materialien zerstören, die für den Bau erdähnlicher Planeten benötigt werden, sagte Raymond. Er bemerkte, dass die Anwesenheit von Riesenplaneten zwar ziemlich gut etabliert ist, es jedoch einige Zeit dauern wird, bis es möglich ist, viel kleinere erdgroße Planeten um andere Sterne herum zu entdecken.
Für ein weiteres kürzlich veröffentlichtes Papier führte Raymond mehr als 450 Computersimulationen durch, um riesige Planetenbahnen zu kartieren, auf denen sich erdähnliche Planeten bilden können. Wenn ein riesiger Planet zu nahe ist, wird verhindert, dass sich felsiges Material auf einem erdgroßen Planeten ansammelt. Diese Studie zeigte, dass nur etwa 5 Prozent der bekannten Riesenplanetensysteme wahrscheinlich erdähnliche Planeten haben. Aber aufgrund langer Beobachtungszeiten und empfindlicher Ausrüstung, die benötigt werden, um Planeten von der Größe von Saturn und Jupiter zu erfassen, ist es möglich, dass es in dieser Galaxie viele Planetensysteme wie das unsere gibt, sagte er.
Originalquelle: UW-Pressemitteilung
