Ah, Look at All the Lonely Planets!

BLOG: Go for Launch

Raumfahrt aus der Froschperspektive
Go for Launch

Frei und ungebunden durch das All zu vagabundieren, ohne die öde orbitale Bindung an ein Zentralgestirn, oder die marginal weniger öde orbitale Bindung an zwei oder mehr Zentralgestirne – dieser Traum ist, wenn die Theorie eines Teams von Astronomen zutrifft, für eine große Anzahl von Planeten Realität.

Die Autoren dieser Theorie schließen dies aus Beobachtungen kurzfristiger Helligkeitserhöhungen beobachteter Sterne – laut dieser Theorie ein scheinbarer Effekt, der auf die Mikro-Gravitationslinsenwirkung durch Planeten zurückzuführen sein soll (“Mikro”, weil die Masse der verursachenden Körper vergleichsweise klein ist), die in der Sichtlinie zwischen Erde und Stern vorbeiziehen. Aus der Extrapolation der Beobachtungen wird geschlossen, dass die Anzahl solcher freifliegender Planeten die der Sterne und auch die Anzahl an Zentralgestirne gebundener Planeten übersteigen könnten. Sie wären damit fast schon die Regel, keinesfalls eine Ausnahme.

Die Theorie wurde diesen Monat in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Mal sehen, was die Anderen dazu sagen. Die Mikrogravitationslinsen-Beobachtung wurde durch ein anderes Team bestätigt. Von dort zu der eigentlichen Theorie zur Anzahl der ungebundenen Planeten erscheint es mir aber noch ein ziemlicher Sprung – gerade in der Exoplanetenforschung scheint es im Mode zu kommen, dass man aus sehr eingeschränkten Beobachtungen sehr weitreichende Schlussfolgerungen zieht.

Die Existenz frei fliegender Planeten allein ist keineswegs weit hergeholt. Es existierten bereits indirekte Hinweise für geringe Zahlen großer freifliegender Gasplaneten. Von diesen nahm man an, dass sie in Sternbildungsgebieten ähnlich wie Sterne entstehen, aber schon von vorneherein nicht an einen Stern gebunden sind. Die neue Theorie geht aber aufgrund der angenommenen großer Anzahl solcher Objekte noch von einem anderen Enstehungsmechanismus aus.

Möglich wäre beispielsweise, dass es sich um große Planeten handelt, die ihren Stern in weiter Entfernung (mindestens 10 astronomische Einheiten, eher deutlich mehr) umkreisen. Große Gasriesen mit solchen Bahnradien wäre zwar mit der gängigen Theorie zur Bildung von Sonnensystemen schwierig zu erklären, sind aber nicht ausgeschlossen. Zumal die Autoren offenbar “weite Entfernung” schon als alles ab 10 astronomische Einheiten definieren – das aber wäre bereits der Abstand Sonne-Saturn.

Manche Planetensysteme sind himmelsmechanisch instabil und haben nur eine begrenzte Zeit Bestand – insbesondere dann, aber nicht nur, wenn es mehr als ein Zentralgestirn gibt. Hinzu kommt ein weiterer wichtiger Effekt: Die nahe Begegnung eines existierenden Planetensystems um einen Stern mit einem massiven Körper, etwa einem anderen Stern, kann leicht dazu führen, dass das ganze System komplett aufgemischt wird und die Planeten von dem vorbeiziehenden Gestirn eingefangen oder aus dem System herausgekickt werden, wie ich hier vor einem Jahr anhand numerischer Simulationen am Beispiel eines fiktiven weißen Zwergs beim Zug durch unser Sonnensystem gezeigt habe. Solche Ereignisse dürften gerade in der Phase der Akkretion eines Planetensystems durchaus häufig sein.

In diesem Fall könnte man davon ausgehen, dass sich unter den frei fliegenden Planeten auch kleine, tellurische Planeten befinden. Der Nachweis solcher kleinen Objekte ist allerdings wegen ihrer geringen Masse schwierig. Da steht man vor demselben Problem wie schon bei der erwähnten Suche nach Exoplaneten.

Wer nun flugs über die Lebensbedingungen auf solchen freien Vagabunden spekulieren will, möge zuvor in Betracht ziehen, welchen Belastungen die Planeten eines Systems vor ihrer Befreiung zwangsläufig ausgesetzt sein müssen. Gezeitenkräfte führen zu massivem Vulkanismus, von oben kommt ein Massenbombardement von Asteroiden und Kometen (deren Bahnen ebenso durcheinander gewirbelt werden wie die der großen Planeten) und sie können ihrer Sonne kurzfristig sehr nahe kommen.

Danach friert alles ein, denn es fehlt das Sonnenlicht – nur die Restwärme und der Zerfall radioaktiver Isotope im Planetenkern verbleiben tellurischen Planeten als Energiequelle.

Weitere Information

T. Sumi et al: “Unbound or Distant Planetary Mass Population detected by Gravitational Microlensing“, Letter to Nature,  Volume: 473, 349–352, 19 May 2011, doi:10.1038/nature10092, hier als pdf

N. Drake: “So Many Planets with No Star to Guide Them“, Nature News, 18. Mai 2011

Pressemitteilung “Free-Floating Planets May be More Common than Stars” vom 18. Mai 2011, NASA/JPL

 

Ich bin Luft- und Raumfahrtingenieur und arbeite bei einer Raumfahrtagentur als Missionsanalytiker. Alle in meinen Artikeln geäußerten Meinungen sind aber meine eigenen und geben nicht notwendigerweise die Sichtweise meines Arbeitgebers wieder.

3 Kommentare

  1. “”Solche Ereignisse (Die nahe Begegnung eines existierenden Planetensystems um einen Stern mit einem massiven Körper, etwa einem anderen Stern) dürften gerade in der Phase der Akkretion eines Planetensystems durchaus häufig sein.””

    Das versteh ich nicht. Warum sollte eine derartige Begegnung in der Akkretionsphase häufig sein?

  2. @Peter

    Versuch einer Erklärung:

    Vermutlich deshalb, weil Sterne (und Planetensysteme) meistens nicht isoliert, sondern in Sternhaufen, also Gruppen von einigen Dutzend bis zu vielen Hundert Sternen entstehen.

    In ihrer Frühphase, d.h. solange die Sterne noch nicht heiß genug sind, hält das übrig gebliebene Gas den Haufen durch sein Gravitationspotential zusammen. Die Sterne stehen in einem relativ engen Raumbereich. Später, wenn das Gas durch den Sternwind fortgeblasen hat, löst sich der Haufen sich auf.

    Daher sind Begegnungen in der Akkretionsphase (wenn der Haufen noch existiert)häufiger zu erwarten als später.

    Vielleicht kann es ein Fachastronom aber noch besser erklären…

  3. Rauskicktheorie

    @Jan Hattenbach
    Danke für die Erklärung. Das wäre dann die “Rauskicktheorie”, d.h. dass die “free floating Planets (ffP)” ursprünglich gravitativ an einen Stern oder ein Mehrfachsternsystem gebunden waren.

    Meine Vorstellung ist immer noch, dass die ursprüngliche Theorie zutrifft, dass sich ffPs so bilden, wie sich Sonnen aus Staub- und Gaswolken bilden. Meines Wissens werden filamentartige und klumpige Strukturen in den Sternentstehungsgebieten auf allen Grössenskalen beobachtet, d.h soweit die Auflösung reicht. Daraus schliesse ich, dass die “Rauskicktheorie” zwar eine mögliche Erklärung ist und bei einigen ffPs auch zutrifft, aber nicht die Regel ist, denn; Instabil sind nach meinem Verständnis vor allem Doppel- und Mehrfachsternsysteme, die recht häufig sind. Da halte ich die Bildung von Planeten aufgrund der gravitativen Kräfte aber für eher unwahrscheinlich, d.h selten, wenn auch nicht für unmöglich, so dass nur ein geringer Teil der ffPs so erklärt werden kann.

    Aber wie gesagt: Möglicherweise sprechen astrophysikalische Gründe für die “Rauskicktheorie” als “Normalfall”, was im Artikel auch angesprochen wird:

    “”Die neue Theorie geht aber aufgrund der angenommenen großer Anzahl solcher Objekte noch von einem anderen Enstehungsmechanismus aus.””

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