Planetenentstehung: Wie Gasriesen zu erdähnlichen Planeten werden

Felsige Planeten wie unsere Erde gehen möglicherweise aus großen Gasplaneten hervor, die weit entfernt von ihrem Stern entstehen. Dieses jetzt von einem russischen Forscher präsentierte Modell stellt die bisherigen Vorstellungen der Astronomen über die Entstehung von Planeten geradezu auf den Kopf. Im klassischen Modell entstehen zunächst felsige Planetenkerne, die dann ausgedehnte Gashüllen einfangen - im neuen Modell verläuft die Entstehung genau anders herum. Das demnächst im Fachblatt "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" vorgestellte alternative Szenario bietet eine Erklärung für die große Zahl von Planeten mit der mehrfachen Masse der Erde, so genannter Super-Erden, die ihre Sterne auf engen Bahnen umkreisen.

Planeten entstehen in rotierenden Wolken aus Gas und Staub um junge Sterne. Im klassischen Kern-Akkretions-Modell klumpen Staubkörner in der Wolke zusammen und bilden Stück für Stück durch Zusammenstöße und Verschmelzungen immer größere Objekte. Wenn die Objekte eine kritische Größe überschritten haben, ziehen sie mit ihrer Schwerkraft Gas aus der Umgebung an. So entstehen Gasplaneten mit felsigen Kernen wie Jupiter und Saturn. Nahe an den Sternen fegt die starke Strahlung die Gase so schnell heraus, dass die Kerne hier als erdähnliche Planeten ohne ausgedehnte Gashüllen zurückbleiben.

Doch das Kern-Akkretions-Modell hat Probleme damit, die große Zahl von Super-Erden zu erklären, die ihre Sterne auf relativ engen Bahnen umkreisen. Sergei Nayakshin von der University of Leicester sieht daher einen anderen Prozess am Werk. In seinem Modell bilden sich weit draußen in der rotierenden Wolke zunächst Verdichtungen aus Gas. Wenn diese Gas-Protoplaneten massereich und dicht genug geworden sind, beginnen sie Staub anzusammeln. Der Staub fällt in die Zentren der Gasklumpen und bildet dort felsige Kerne.

Die Wechselwirkung mit der umgebenden Gasscheibe lässt die jungen Riesenplaneten dann nach innen wandern. Nähern sie sich ihrem Zentralstern zu sehr an, so entreißt die Schwerkraft des Sterns dem Planeten die äußere Gashülle - felsige Planeten bleiben zurück. Die Analyse von Nayakshin zeigt, dass dieser Prozess typisch in einem Abstand von 0,03 bis 0,2 Erdbahnradien abläuft - und genau in dieser Zone haben die Astronomen viele Super-Erden aufgespürt.

Quelle: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2966.2011.19246.x/abstract