Bessere Chancen für erdähnliche Planeten

Auch in Planetensystemen mit "heißen Jupitern" kann es erdähnliche Planeten in der lebensfreundlichen Zone um den Zentralstern geben. Das zeigen Computersimulationen der Planetenentstehung, die von amerikanischen Forschern in der aktuellen Ausgabe von "Science" präsentiert werden. Bislang waren die Astronomen davon ausgegangen, dass erdähnliche Planeten in solchen Systemen keine Überlebenschance hätten.

Bild: Schematische Ansicht zweier Planetensysteme (nicht maßstabsgerecht).
Oben: Unser Sonnensystem mit erdähnlichen Planeten innen und Riesenplaneten außen.
Unten: Ein System mit einem heißen Riesenplaneten (hier mit Ring), einer "heißen Erde" weiter innen, einem erdähnlichen Planeten in der lebensfreundlichen Zone, sowie mehreren Eiswelten weiter außen.
(Quelle: Sean Raymond/Nasa)

"Über ein Drittel der bekannten Systeme mit Riesenplaneten könnte erdähnliche Planeten beherbergen", schreiben dagegen Sean Raymond von der University of Colorado in Boulder und seine beiden Kollegen Avi Mandell und Steinn Sigurdsson von der Pennsylvania State University. Wie die Simulationen der Forscher zeigen, können sich noch relativ spät in der Entwicklung eines Planetensystems wasserreiche Planeten von der Größe der Erde außerhalb der Bahnen der Riesenplaneten bilden.

Insgesamt konnten die Astronomen bis heute Planeten bei fast 200 Sternen aufspüren. Bei vielen dieser Planeten handelt es sich aber um Riesenplaneten auf extrem engen Bahnen, von den Forschern "heiße Jupiter" genannt. So kreisen 40 Prozent der Exoplaneten auf Bahnen um ihren Stern, die einen Radius von weniger als 0,4 Astronomischen Einheiten haben - sie sind ihrem Zentralstern also näher als Merkur der Sonne.

Diese hohe Zahl heißer, jupiterähnlichen Planeten ist überraschend, da die Theorien der Planetenentstehung die Entstehung von Riesenplaneten in den kälteren äußeren Regionen der gas- und Staubscheibe um einen jungen Stern vorhersagen. Die Astronomen gehen deshalb davon aus, dass die Riesenplaneten innerhalb von rund 100.000 Jahren nach ihrer Entstehung durch eine Übertragung von Drehimpuls auf die Gasscheibe nach innen wandern. Dabei würden sie jedoch, so die bisherige Vorstellung, etwa weiter innen entstandene erdähnliche Planeten aus ihrer Bahn werfen.

Die Simulationen von Raymond, Mandell und Sigurdsson zeigen nun jedoch ein komplizierteres Szenario. Die Forscher simulierten das Wachstum und die Dynamik des protoplanetarischen Materials während und nach der Migration eines Riesenplaneten durch die terrestrische Zone. Dazu ließen sie einen jupitergroßen Planeten in einem Abstand von fünf Astronomischen Einheiten entstehen und sich in 100.000 (simulierten) Jahren bis auf 0,25 Astronomische Einheiten an seinen Zentralstern annähern.

Dabei zeigte sich, dass zwar tatsächlich innerhalb der ursprünglichen Bahnen der Riesenplaneten kleinere Planeten entstehen, die dann allerdings mit den Riesenplaneten gemeinsam nach innen wandern und zu "heißen Erden" werden.

Doch zur Überraschung der Wissenschaftler bildeten sich auch nach der Passage der Riesenplaneten aus den Überresten der Gas- und Staubscheibe weitere erdähnliche Planeten. Diese Planeten sind zumeist reich an Wasser und kreisen auf stabilen Bahnen in der lebensfreundlichen Zone des Sterns - und bieten somit optimale Bedingungen für die Entstehung von Leben in den bislang als lebensfeindlich eingestuften Systemen.

Rainer Kayser



Weitere Infos:

Originalarbeit:

• "Exotic earth: Forming Habitable Worlds with Giant Planet Migration", Sean N. Raymond, Avi M. Mandell und Steinn Sigurdsson, Science 313, 1413 (2006)

Weitere Literatur:

• "Catalog of Nearby Exoplanets", R.P. Butler et al., Astrophys. J. 646, 505 (2006).

• " Giant planet formation by gravitational instability", A. P. Boss, Science 276, 1836 (1997).

• "Models of the in Situ Formation of Detected Extrasolar Giant Planets", P. Bodenheimer, O. Hubickyj, J. J. Lissauer, Icarus 143, 2 (2000)

Links:

• Extrasolar Planets Encyclopedia:
  http://exoplanet.eu
  

• University of Colorado:
  http://www.colorado.edu/
  

• Pennsylvania State University:
  http://www.psu.edu/