Anmerkung der Redaktion: Dieser Gastbeitrag wurde von Andy Tomaswick verfasst, einem Elektrotechniker, der sich mit Weltraumwissenschaft und -technologie befasst.
Wie der gefeierte Astronom Carl Sagan einmal bemerkte: "Wir sind alle aus Sternen gemacht." Dies gilt auch für die Vielzahl von außersolaren Planeten, die derzeit in atemberaubendem Tempo entdeckt werden. Sagan meinte, dass alle Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind und Astrophysikern allgemein als „Metalle“ bekannt sind, in den Innenöfen von Sternen erzeugt werden müssen. Es braucht jedoch Zeit, bis Sterne diese schwereren Elemente erzeugen, und da sie zum Starten von Planeten benötigt werden, könnten diese Zeitspannen einen großen Einfluss auf die Bildung des Sonnensystems haben.
Neue Forschungsergebnisse, die von der Universität Kopenhagen mit Hilfe des Harvard-Smithsonian-Zentrums für Astrophysik durchgeführt wurden, werfen ein Licht auf diese Zeitspannen. In einem kürzlich auf einem Treffen der American Astronomical Society vorgestellten Artikel wählten Lars Buchhave und sein Team mehr als 150 Sterne mit bekannten Planetensystemen aus, die von der Kepler-Mission der NASA katalogisiert wurden. Anschließend untersuchten sie den Metallgehalt dieses Sterns und die Größe der Planeten in ihren Sonnensystemen. Sie fanden heraus, dass sich Gasriesenplaneten eher um metallreiche Sterne bilden, während sich terrestrische Planeten gleichermaßen um metallreiche oder metallarme Sterne bilden.
Wie das Team erklärt, passt der Grund dafür genau in das Modell der „Planetenakkretion“ der Planetenbildung. Jeder Gasriese hat einen Metallkern, um den sich Wasserstoff und Helium ansammeln. Wenn es jedoch keinen Kern zum Sammeln gibt, werden die leichteren Elemente von Sternwinden weggeblasen, solange der Stern noch relativ jung ist. Wenn ein Stern einen ausreichend hohen Metallgehalt hat, können seine potenziellen Planeten möglicherweise schnell einen großen Metallkern bilden, bevor die Winde ihre Arbeit erledigen. Der Kern wird dann das verbleibende Gas durch Gravitation an sich ziehen und ein neuer Gasriese wird geboren.
Andererseits ist die Bildung terrestrischer Planeten nicht von Helium und Wasserstoff abhängig und unterliegt daher nicht denselben zeitlichen Einschränkungen. Wenn ein Stern einen geringeren Metallgehalt hat, kann die Bildung terrestrischer Planeten länger dauern, aber alle Zutaten sind noch vorhanden. Im Wesentlichen gibt es keine obere Zeitgrenze für die Bildung eines terrestrischen Planeten, während sich ein Gasriese schnell entwickeln muss, um seinen Wasserstoff und sein Helium im Sonnensystem gefangen zu halten.
Wie jede gute Forschung werfen diese Ergebnisse viele weitere Fragen auf. Wie schnell muss sich die Kernform eines Gasriesen bilden, bevor sein Material verloren geht? Sind terrestrische Planeten aufgrund ihrer größeren Zeiträume für die Entstehung und zahlreicher potenzieller Elternsterne viel häufiger? Zukünftige Arbeiten an außersolaren Planetensystemen könnten dazu beitragen, mehr Antworten zu geben.
Bildunterschrift: Die Konzeption dieses Künstlers zeigt einen neu gebildeten Stern, der von einer wirbelnden protoplanetaren Scheibe aus Staub und Gas umgeben ist. Bildnachweis: Universität Kopenhagen / Lars Buchhave
Quelle: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
