Warum ist das Sonnensystem so, wie es ist?

[jonas]

Kommt drauf an, aus welcher Richtung er kommt - in oder entgegen des Erdumlaufs. Wenn er die Erde erst einholen muss, subtrahiert sich die Umlaufgeschwindigkeit der Erde, so dass er vielleicht "langsam" genug ist.

Entgegen des Erdumlaufs - Für den Fall, daß Theia aus der Eisregion kam - geht nicht. Die Richtung des Bahndrehimpuls ist bei allen Planeten gleich.

Was Bynaus wohl meint ist: Wenn Theia aus einem äußeren Bereich des Sonnensystems gekommen wäre, dann hätte er wohl eine exzentrische Bahn gehabt. Dann wäre die Kollision mit der Erde richtig mit Karacho erfolgt, da die Bahngeschwindigkeit von Theia sehr deutlich über der der Erde gelegen hätte.

Ein langsames Annähern von Theia an die Erde ist für mich eigentlich nur denkbar, wenn beide nahezu die selbe Umlaufbahn hatten.

 

[SpiderPig]

Kommt drauf an, aus welcher Richtung er kommt - in oder entgegen des Erdumlaufs. Wenn er die Erde erst einholen muss, subtrahiert sich die Umlaufgeschwindigkeit der Erde, so dass er vielleicht "langsam" genug ist.

Da Terra und Theia sich chemisch anscheinend kaum voneinander unterschieden haben, sollten die Planeten auf einer sehr ähnlichen Umlaufbahn entstanden sein.

Ohne Störung von außen, kann eine solche Konstellation stabil sein. Denn wenn sich die Planeten einander nähern, wird der eine Planet beschleunige und der andere gebremst. Das verschiebt die Bahnen ein wenig und die Planeten entfernen sich wieder voneinander um sich ein paar Jahre später auf entgegengesetzte Art zu begegnen.

Damit ist die "Relativgeschwindigkeit" vermutlich recht gering und vermutlich verursacht durch Bahn-Störungen z.B. vom Jupiter.
So gesehen sind auch solche "Streifschüsse" wieder nicht so unwahrscheinlich, wie das zunächst erscheinen mag.


SpiderPig

 

[Mahananda]

Dann wäre die Kollision mit der Erde richtig mit Karacho erfolgt, da die Bahngeschwindigkeit von Theia sehr deutlich über der der Erde gelegen hätte.

Das widerspräche dem Befund der Simulationen, die eine langsame Annäherung fordern. Also scheidet diese Variante aus.

Da Terra und Theia sich chemisch anscheinend kaum voneinander unterschieden haben, sollten die Planeten auf einer sehr ähnlichen Umlaufbahn entstanden sein.

Auch dies spricht gegen eine allzuweit (hergeholte ) entfernte Herkunft Theias aus der "Eisregion".

So gesehen sind auch solche "Streifschüsse" wieder nicht so unwahrscheinlich, wie das zunächst erscheinen mag.

Das vielleicht nicht, aber solche mit massereichem Mond als "Nebenprodukt" dürften ziemlich rar sein - zumindest bei einem Mutterplaneten von Erdgröße. Bei kleineren Mutterkörpern scheint das öfter zu funktionieren, wie die Funde im Kuiper-Gürtel belegen.

Alles in allem: Ihr habt schon recht mit euren Einwänden. Wenn ich mir die Sache noch einmal ganz nüchtern betrachte, ist Theia eher in Erdnähe entstanden. Und der ermittelte Zeitpunkt der Kollision (4,527 Milliarden Jahre vor der Gegenwart) spricht dafür, dass das in der Ära geschehen ist, als noch einige Protoplaneten von Marsgröße durch das Sonnensystem irrten - zumindest geht auch dies aus Simulationen hervor.

 

[Francesco]

Hallo, danke nochmals an alle Mitwirkenden (besonders auch an Bynaus) bis daher. Ich möchte das nochmals genau durchgehen. Auf jeden Fall habe ich eine Menge interessanter Tatsachen und Theorien erfahren. Zum Glück habe ich beim zweiten Posting von 05.05.2009, 21:49 (google hinweis) nicht aufgegeben!

 

[Bynaus]

Ein interessanter, langer (englischer) Artikel über die Planetenbildung ist kürzlich auf Physics World erschienen. Der Autor, Michael R Meyer, ist seit kurzem Professor an der ETH Zürich, deshalb ist mir sein Name gleich aufgefallen.

http://physicsworld.com/cws/article/indepth/40817

Eine, wie ich finde, sehr gute Zusammenfassung des heutigen Wissensstandes zur Planetenbildung.

 

[UMa]

Hallo Bynaus,

ich teile Deine Einschätzung (Beitrag #31 und folgende) bezüglich der Entdeckbarkeit von Jupiter-analogen nicht.
Das Keck-Programm ist bisher das einzige, das einen Jupiter evtl. entdecken könnte, bald dürfte die AAPS hinzukommen. Die anderen sind entweder noch nicht so lange dabei;
oder haben eine schlechtere Genauigkeit als 3m/s und könnten somit nur schwere Jupiter wie 55 Cnc d (Lick) finden. Auch wird nur ein kleiner Anteil der heute vermessenen Sterne schon seit mehr als 10 Jahren beobachtet.
Außerdem wurden an Sternen mit RV-Veränderungen mehr Messungen durchgeführt, als an solchen ohne, doch es würde einige Messungen und Jahre brauchen im ein Jupiter-analog von einem stabilen Stern zu unterscheiden. Deswegen sind meines Erachtens langperiodische Planeten mit inneren entdeckten Planeten überrepräsentiert, da an diesen häufiger gemessen wird.

Ich betrachte daher Jupiter-analoge mit etwas höhere Masse und etwas geringerer Umlaufzeit.
Dass diese allerdings eine Minderheit (Beitrag #36) darstellen, kann ich nicht nachvollziehen.
Ich wähle 1800 Tage als Mindestumlaufzeit (wegen HD 73534 ).
Als maximale Exzentrizität für Jupiter-analoge 0.30 . Dieser hohe Wert deswegen, weil an unserem Jupiter eine höhere Exzentrizität (ca. 0.15) gemessen würde, solange Saturn noch nicht herausgerechnet ist. Außerdem erhöhen die Messfehler besonders bei kleinen K die Exzentrizität systematisch.
Dann finde ich heute auf
www.exoplanet.eu
für die RV-Planetenkandidaten folgende Zahlen (nach absteigender Umlaufdauer sortieren).
37 Planeten mit mindestens 1800 Tagen Umlaufzeit.
Davon 6 ohne Exzentrizität, die lassen wir weg.
Von den übrigen haben:
4 große Exzentrizität und innere Planeten
7 kleine Exzentrizität und innere Planeten
10 große Exzentrizität und keinen (bekannten) inneren Planeten
10 kleine Exzentrizität und keinen (bekannten) inneren Planeten (davon sogar 7 mit exz<0.20)
Das wären die Kandidaten für sonnensystemähnliche Planetensysteme (8 um G und 2 um M Sterne):
GJ 832, HD 154345, HD 72659, HD 117207, HD 50499, HD 70642, HD 89307, HD 204313, GJ 849, HD 73534.

Die meisten davon sind aus dem Keck-Programm.

Grüße UMa

 

[Artur57]

Warum sind alle Gasriesen aussen und alle terrestrischen Planeten innen?

Nun, dazu gibt es eine sehr einleuchtende Erklärung, wobei ich mich auf den Spektrum-Artikel "die chaotische Geburt der Planeten" vom Juni d.J. stützen kann.

Es ist einfach so, dass kein Wasserstoff mehr auf die Sonne fallen kann, sobald die Kernfusion gezündet hat und der Sonnenwind dann alles verbläst. Die Sonne verliert derzeit jede Sekunde eine Million Tonnen an Masse, um diese geladenen Partikel abzustrahlen. Das reicht aus, um allen Wasserstoff hinter die sogenannte "Schneegrenze" zu verbannen, die so etwa im Bereich des Asteroidengürtels liegt. Die schweren Elemente, aus denen die Gesteinsplaaneten bestehen, lassen sich davon allerdings nicht beeindrucken.

Gruß Artur

 

[Bynaus]

Nun, dazu gibt es eine sehr einleuchtende Erklärung, wobei ich mich auf den Spektrum-Artikel "die chaotische Geburt der Planeten" vom Juni d.J. stützen kann.

In den Ansätzen richtig, aber die Sache ist in Wirklichkeit viel komplizierter, wie wir heute wissen. Bis 1995 dachten wohl die meisten Planetologen so.

Beachte aber z.B. dass diese Erklärung nicht erklären kann, warum es "Hot Jupiters" gibt.

Planetenbildung ist ein komplizierter Prozess, der viele Richtungen nehmen kann, je nach den Anfangsbedigungen der protoplanetaren Scheibe (Masse, Metallizität, Alter, Strahlungsspektrum des Sterns, etc.). Unser Sonnensystem ist EINE von vielen Möglichkeiten.

@UMa: Ich antworte schon noch, sobald ich dazu komme.

 

[Artur57]

Planetenbildung ist ein komplizierter Prozess, der viele Richtungen nehmen kann, je nach den Anfangsbedigungen der protoplanetaren Scheibe (Masse, Metallizität, Alter, Strahlungsspektrum des Sterns, etc.). Unser Sonnensystem ist EINE von vielen Möglichkeiten.

Hallo Bynaus,

Natürlich. Der Prozess der "Typ I-Migration", wie man es dort nennt, beruht darauf, dass der prograd rotierende (Junior-) Jupiter von den Gaspartikeln auf der der Sonnenseite abgewandten Hälfte stark abgebremst wird, stärker jedenfalls als er an der Innenseite beschleunigt wird. Insgesamt verliert der Planet dadurch Energie und geht auf eine tiefere Umlaufbahn.

Dass dies in unserem Planetensystem so nicht beobachtet wird, hängt wohl damit zusammen, dass es auf allen Radien genügend Planeten gibt, die das Gas - nun ja - verspeist haben.

Gruß Artur

 

[Bynaus]

Dass dies in unserem Planetensystem so nicht beobachtet wird, hängt wohl damit zusammen, dass es auf allen Radien genügend Planeten gibt, die das Gas - nun ja - verspeist haben.

Niemand kann das heute mit Sicherheit sagen. Wir haben kein konsistentes Modell für die Bildung unseres Sonnensystems bzw für die frühe Phase der Planetenbildung. Es könnte genausogut sein, dass die Sonne einige Hot Jupiters verschlungen hat und nur zufälligerweise im inneren Bereich kein Gasriese hängen blieb (die terrestrischen Planeten haben sich ohnehin erst viel später, im Bereich 10-100 Mio Jahre nach Beginn des Sonnensystems, gebildet). Oder aber, aus irgendwelchen Gründen kam es im Sonnensystem nie zu einer solchen Migration. Vielleicht liegt es an der relativen Grösse der Gasriesen, die sich gebildet haben. Oder an deren relativen Positionen. Vielleicht ist das ganze ohnehin zufällig, oder es gibt "Sweetsspots", zu denen hin sich die Systeme typischerweise entwickeln. Wir wissen es einfach nicht.

 

[UMa]

Hallo Bynaus,

es wurden weitere Kandidaten für Jupiter-analoge entdeckt

The SOPHIE search for northern extrasolar planets.
V. Follow-up of ELODIE candidates: Jupiter-analogues around Sun-like stars
http://arxiv.org/abs/1205.5835

Grüße UMa