Planeten können sich um verschiedene Sterntypen bilden

Früher hat man gedacht, dass Planeten mit höherer Wahrscheinlichkeit um einen Stern entstehen, wenn der Stern einen hohen Gehalt an schwereren Elementen hat. Aber eine neue Forschungsarbeit der University of Copenhagen und anderen zeigt, dass sich kleine Planeten um sehr unterschiedliche Sterntypen bilden können – auch um Sterne, die relativ arm an schweren Elementen sind. Das erhöht erheblich die Wahrscheinlichkeit dafür, dass erdähnliche Planeten im Universum weitverbreitet sind. Die Ergebnisse wurden in dem angesehenen Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht.

Bislang wurden rund 3.000 [potenzielle] Exoplaneten – also Planeten, die einen anderen Stern als die Sonne umkreisen – entdeckt. Von diesen potenziellen Planeten werden 2.300 mit dem Kepler-Teleskop beobachtet, indem man die Helligkeit der Zentralsterne misst. Wenn sich ein Planet vor seinen Stern bewegt, gibt es einen kleinen Abfall bei der Helligkeit und wenn das wiederholt geschieht, könnte ein Planet den Stern umkreisen und dessen Licht abschwächen.

Bis jetzt wurde eine Vielzahl von Planeten entdeckt und durch Messung ihrer Größe ist es möglich, zwischen Gasriesen wie Saturn und Jupiter und kleineren, terrestrischen Planeten wie Erde und Mars zu unterscheiden.

Voraussetzungen für die Entstehung von Planeten?

Aber nicht nur die Planeten sind interessant. Es sind auch die Sterne, die sie umkreisen, denn was sind die Voraussetzungen für die Entstehung von Planeten?

„Ich wollte untersuchen, ob sich Planeten nur um bestimmte Sterntypen bilden und ob es eine Beziehung zwischen der Größe der Planeten und dem Typ des Zentralsterns gibt, den sie umkreisen“, erklärt Lars A. Buchhave, ein Astrophysiker am Niels Bohr Institute und am Centre for Star and Planet formation an der University of Copenhagen.

Lars A. Buchhave entwickelte daher eine Methode, um mehr Informationen aus den stellaren Spektren „herauszupressen“. Bis jetzt haben wir gesehen, dass die meisten Gasriesen mit Sternen in Zusammenhang stehen, die einen hohen Gehalt schwerer Elemente aufweisen. Damit ein Stern einen hohen Prozentsatz schwerer Elemente besitzt, muss er eine Reihe von Wiedergeburten durchgemacht haben.

Kosmischer Kreislauf

Ein Stern ist ein großer Ball aus heißem Gas, der Energie durch die Fusion von Wasserstoff und Helium in immer schwerere Elemente produziert. Wenn der gesamte Kern in Eisen umgewandelt wurde, kann keine Energie mehr extrahiert werden und der Stern stirbt, wobei er massereiche Wolken aus Staub und Gas in den Weltraum schleudert. Diese großen Wolken aus Gas und Staub kondensieren und werden im Rahmen eines riesigen, kosmischen Kreislaufs in neuen Sternen und Planeten wiederverwertet. Die neu gebildeten Sterne werden einen höheren Gehalt an schwereren Elementen aufweisen als die vorhergehenden und in jeder Generation der Sternentstehung gibt es mehr und mehr an schweren Elementen und Metallen.

Überreste der Sterne

Simulation der Entstehung von Exoplaneten um einen neuen Stern. (Niels Bohr Institute / University of Copenhagen / Lars Buchhave)

Die Planeten bilden sich aus den Überresten der Gas- und Staubwolken, die in einer Scheibe um den neu entstandenen Stern rotieren. In dieser protoplanetaren Scheibe beginnen sich die Elemente anzusammeln, klumpen aneinander und langsam werden die Planeten gebildet.

Bei den späteren Sterngenerationen mit einem hohen Gehalt an schweren Elementen hat die rotierende Scheibe aus Staub- und Gasteilchen eine Element-Zusammensetzung, die höchstwahrscheinlich die Bildung von Gasriesen wie Saturn und Jupiter begünstigt. Die aktuelle Forschungsarbeit zeigt ein anderes Bild für die kleineren Planeten.

Weniger Voraussetzungen für kleine Planeten

„Wir haben die die spektroskopische Element-Zusammensetzung für die Sterne von 226 Exoplaneten analysiert. Die meisten der Planeten sind klein, also Planeten, die mit den terrestrischen Planeten in unserem Sonnensystem vergleichbar sind oder maximal den vierfachen Erdradius besitzen. Was wir entdeckt haben ist, dass das Auftreten von kleineren Planeten im Gegensatz zu den Gasriesen nicht strikt von Sternen mit einem hohen Prozentsatz an schweren Elementen abhängt. Planeten bis zu einer Größe von vier Erdgrößen können sich um sehr unterschiedliche Sterne bilden – auch um Sterne, die ärmer an schweren Elementen sind“, sagte Lars A. Buchhave.

Interview mit Lars Buchhave über seine Forschungsarbeit. (Niels Bohr Institute / University of Copenhagen)

Die Schlussfolgerung sei, dass diese Beobachtungen bedeuten, dass erdähnliche Planeten in unserer Galaxie weitverbreitet sein könnten, weil sie für ihre Entstehung keine speziellen Anforderungen an einen erhöhten Gehalt schwerer Elemente in Sternen benötigen würden, sagte Buchhave. Diese Schlussfolgerung stimmt gut mit dem Bild überein, dass sich von der Verteilung kleiner Planeten in unserer Galaxie abzeichnet, nämlich dass es mehr die Regel als die Ausnahme zu sein scheint, wenn kleine Planeten einen Stern umkreisen.

Weil kleine, erdähnliche Planeten nicht von einem hohen Gehalt schwerer Elemente in ihren Zentralsternen abhängen, könnten sie in unserer Galaxie weitverbreitet sein und sich auch früher gebildet haben.

Quelle: http://news.ku.dk/all_news/2012/2012.6/Planets_can_form_around_different_types_of_stars/

(THK)