12.05.2011

Die `Geisterfahrer' unter den Planeten

Warum einige sonnennahe Planeten ihr Zentralgestirn in der verkehrten Richtung umlaufen.

Warum einige sonnennahe Planeten ihr Zentralgestirn in der verkehrten Richtung umlaufen.

Nach dem gängigen Modell der Entstehung eines Sonnensystems bilden sich aus einer rotierenden Gas- und Staubscheibe Zentralgestirn und Planeten heraus. Deren Bahn läuft deshalb in dieselbe Richtung, wie die Eigenrotation des Sterns. Doch etwa ein Viertel der jupiterähnlichen Exoplaneten nahe der jeweiligen Sonne gibt den Astronomen Rätsel auf. Diese „heißen Jupiter“ umkreisen ihren Zentralstern entgegen dessen Eigenrotation.

Abb.: Bei der Simulation zeigt sich, dass der innere Planet nach ca. 112 Millionen Jahren auf eine enge Bahn um die Sonne fällt (oben) und dabei seine Bahndrehimpulskomponente parallel zur Drehrichtung des Sterns negativ wird. (Bild: S. Naoz et al., Nature)

Bisher gab es keine zufriedenstellende Erklärung für dieses Phänomen. Mit Computersimulationen auf Basis einfacher Himmelsmechanik gelang es nun Wissenschaftlern der Northwestern University in Evanston, dieses Verhalten zu Modellieren. Ausgangspunkt ist dabei ein Sonnensystem mit zwei Planeten – ein Jupiterähnlicher in nicht zu großem Abstand zur Sonne (6 astronomische Einheiten, AU) und ein weit entfernter (61 AU), schwererer Planet. Durch die Gravitationskraft zwischen den beiden können sie einerseits Drehimpuls austauschen und andererseits wird durch die Gezeitenreibung in den Planeten Bewegungsenergie abgebaut. Dadurch kann sich die Umlaufrichtung des inneren Planeten umkehren und er stürzt auf eine enge Bahn um die Sonne.

Somit konnten sowohl die enge Umlaufbahn, wie auch die umgedrehte Umlaufrichtung erklärt werden. Die dabei herangezogenen physikalischen Gesetzmäßigkeiten sind keineswegs neu. Jedoch dauerte es sehr lange, zu erkennen, dass sie die Erklärung für dieses Rätsel schon bereitstellen. Sicherlich zeigt sich hier, wie sehr sich auch Wissenschaftler im Denken an den gewohnten Verhältnissen orientieren. Frederic Rasio der Northwestern University sagt dazu: „Diese anderen Sonnensysteme zu verstehen zeigt uns wie außergewöhnlich unseres ist. Wir leben sicherlich an einem besonderen Platz.“

Konrad Kieling

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