Bynaus
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In den letzten Jahren hat sich, gerade mit der Entdeckung vieler neuer Planetensysteme durch Kepler, ein neuer Eindruck gebildet, den man (wie so viele andere in der Exoplanetenforschung...) so vielleicht nicht erwartet hätte: die erstaunliche Ähnlichkeit zwischen Mond- und Planetensystemen. Die "1:5000"-Regel, wonach die totale Mondmasse eines Gasriesen in etwa 1/5000 der Planetenmasse ausmacht, gilt für Jupiter, Saturn und Uranus (und näherungsweise auch für Neptun, der mit dem eingefangenen Mond Triton eine Ausnahme bildet) und wurde hier schon oft diskutiert. Greg Laughlin (der Autor von oklo.org, Professor der UC Santa Cruz und ein Erforscher der statistischen Eigenschaften von Exoplanetensystemen der ersten Stunde) hat, als die ersten Kepler-Systeme bekannt wurden, zum ersten Mal darauf hingewiesen, dass diese "1:5000"-Regel genauso für Exoplanetensysteme gelten könnte. Viele Kepler-Systeme erinnern in ihrer Kompaktheit an die Mondsysteme von Gasriesen, und das Verhältnis der totalen Masse stimmt erstaunlich oft mit der "1:5000"-Regel überein.
In einem neuen Post auf oklo.org (http://oklo.org/2012/02/19/regular-systems-of-satellites/) zeigt er, dass nicht nur die gesamte Masse im Verhältnis zum Stern passt, sondern dass auch die Massen der einzelnen Monde bzw. Planeten ähnlich verteilt sind. Die Gasriesenmonde sehen in ihrer "Massenverhältnis zum Primärobjekt vs. Umlaufsperiode"-Verteilung der Supererde-Population, die Kepler entdeckt hat, sehr ähnlich: was Titan für Saturn ist, ist ein Subneptun für einen Stern. Das Äquivalent der "Jupiter" und "Hot Jupiter" gibt es bei den Monden allerdings nicht, aber das lässt sich relativ einfach so erklären, dass Gasriesenmonde niemals genügend Masse akkretieren können, um Wasserstoff zu binden. Dieser Zusammenhang legt nahe, dass Planeten- und Gasriesen-Mondsysteme auf ähnliche Art- und Weise gebildet werden (was auch ganz plausibel erscheint: in Akkretionsscheiben).
Passt das Sonnensystem in dieses Schema? Wie man im Plot des verlinkten Artikels sehen kann (und wie wir wohl alle wissen), fällt die Erde in eine Zone, in der wir noch keine Exoplanetendaten haben. Allerdings gibt es in der Zone auch keine grossen Monde. Gibt es den vermuteten Zusammenhang, so ist die Erde entweder ungewöhnlich klein für ihre Entfernung oder ungewöhnlich weit draussen für ihre Grösse (was natürlich nicht heisst, dass es nicht auch andere Erden geben kann). Überhaupt scheinen die Planeten des Sonnensystems bezüglich der "1:5000"-Regel etwas aus der Reihe zu schlagen: die Summe der wasserstofffreien Massen der äusseren Planeten (ca. 20, 10, 10, 10 Erdmassen) addieren sich nicht oder nur knapp zu den 67 Erdmassen, die man bei der Sonne erwarten würde. Gerade das Innere Sonnensystem ist (insbesondere für Umlaufszeiten unter 100 Tagen) eigentümlich "leer" verglichen mit vielen Kepler-Systemen - die sonst so häufigen Supererden und Subneptune fehlen. Waren sie mal da und sind verschwunden? Ist ihr Fehlen eine Vorraussetzung die Entstehung eines lebensfreundlichen Planeten? Ist es vielleicht sogar notwendig, dass der lebensfreundliche Planet der massivste in seiner unmittelbaren Umgebung ist, damit er die dynamische Entwicklung des Systems dominiert? Wird Kepler, wenn erst mal die Daten für die HZ von sonnenähnlichen Sternen draussen sind, eine zusätzliche Population entdecken, die es bei Mondsystemen nicht gibt? Gibt es weitere systematische Unterschiede zwischen Mond- und Planetensystemen (wie etwa die Sache mit dem Wasserstoff)? Diese Fragen lassen sich zum gegenwärtigen Zeitpunkt sicher nicht abschliessend diskutieren - aber ich werde hier fortlaufend neue Erkenntnisse zum Thema einstellen und diskutieren.
In einem neuen Post auf oklo.org (http://oklo.org/2012/02/19/regular-systems-of-satellites/) zeigt er, dass nicht nur die gesamte Masse im Verhältnis zum Stern passt, sondern dass auch die Massen der einzelnen Monde bzw. Planeten ähnlich verteilt sind. Die Gasriesenmonde sehen in ihrer "Massenverhältnis zum Primärobjekt vs. Umlaufsperiode"-Verteilung der Supererde-Population, die Kepler entdeckt hat, sehr ähnlich: was Titan für Saturn ist, ist ein Subneptun für einen Stern. Das Äquivalent der "Jupiter" und "Hot Jupiter" gibt es bei den Monden allerdings nicht, aber das lässt sich relativ einfach so erklären, dass Gasriesenmonde niemals genügend Masse akkretieren können, um Wasserstoff zu binden. Dieser Zusammenhang legt nahe, dass Planeten- und Gasriesen-Mondsysteme auf ähnliche Art- und Weise gebildet werden (was auch ganz plausibel erscheint: in Akkretionsscheiben).
Passt das Sonnensystem in dieses Schema? Wie man im Plot des verlinkten Artikels sehen kann (und wie wir wohl alle wissen), fällt die Erde in eine Zone, in der wir noch keine Exoplanetendaten haben. Allerdings gibt es in der Zone auch keine grossen Monde. Gibt es den vermuteten Zusammenhang, so ist die Erde entweder ungewöhnlich klein für ihre Entfernung oder ungewöhnlich weit draussen für ihre Grösse (was natürlich nicht heisst, dass es nicht auch andere Erden geben kann). Überhaupt scheinen die Planeten des Sonnensystems bezüglich der "1:5000"-Regel etwas aus der Reihe zu schlagen: die Summe der wasserstofffreien Massen der äusseren Planeten (ca. 20, 10, 10, 10 Erdmassen) addieren sich nicht oder nur knapp zu den 67 Erdmassen, die man bei der Sonne erwarten würde. Gerade das Innere Sonnensystem ist (insbesondere für Umlaufszeiten unter 100 Tagen) eigentümlich "leer" verglichen mit vielen Kepler-Systemen - die sonst so häufigen Supererden und Subneptune fehlen. Waren sie mal da und sind verschwunden? Ist ihr Fehlen eine Vorraussetzung die Entstehung eines lebensfreundlichen Planeten? Ist es vielleicht sogar notwendig, dass der lebensfreundliche Planet der massivste in seiner unmittelbaren Umgebung ist, damit er die dynamische Entwicklung des Systems dominiert? Wird Kepler, wenn erst mal die Daten für die HZ von sonnenähnlichen Sternen draussen sind, eine zusätzliche Population entdecken, die es bei Mondsystemen nicht gibt? Gibt es weitere systematische Unterschiede zwischen Mond- und Planetensystemen (wie etwa die Sache mit dem Wasserstoff)? Diese Fragen lassen sich zum gegenwärtigen Zeitpunkt sicher nicht abschliessend diskutieren - aber ich werde hier fortlaufend neue Erkenntnisse zum Thema einstellen und diskutieren.