Extrasolare Planeten: Entfernte Gasriesen scheinen selten

astronews.com Redaktion

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Die meisten Jupiter-ähnlichen Planeten, die man um ferne Sonnen entdeckt hat, umkreisen ihren Stern in extremer Nähe. In einem dreijährigen Projekt wollten Astronomen nun herausfinden, ob Riesen-Jupiters auch in größerer Entfernung vom jeweiligen Zentralstern ihre Bahnen ziehen. Sie nahmen dazu 54 erfolgsversprechende Systeme ins Visier - und entdeckten nichts. (13. Juli 2007)

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Bynaus

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Das überrascht mich eigentlich nicht - so weit draussen sollte es eigentlich keine derart massiven Gasriesen mehr geben (sofern sie nicht durch Gravitationskollaps, ähnlich einem Begleitstern oder Braunen Zwerg entstanden sind)... Tatsächlicht GIBT es ja Systeme, in denen so massive Planeten in grosser Entfernung (einige 10 AU) vorkommen (2M1207, GQ Lupi, etc.), aber sie sollten, wenn die bisherigen Theorien zur Planetenentstehung stimmen, eher selten sein. Insofern ist dieses Ergebnis beruhigend bzw. zeigt, dass man nicht völlig auf dem falschen Weg ist.
 

Michael Johne

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Hallo!

Mir persönlich finde es einerseits noch hochinteressant, dass es sehr viele Exoplaneten gibt, die eine gerine Entfernung zum Zentralstern haben. Andererseits bin ich auch nicht weiter überrascht, dass immer wieder Hot Jupiter entdeckt werden. Offenbar gehört dies nun zum Exoplaneten-Alltag dazu und scheint eine Regel statt Ausnahme zu sein.

MfG, Michael!
 

Toni

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Wie jung sind eigentlich diese Sterne??

Drei Jahre lang bemühte sich das Wissenschaftlerteam mit einer speziell entwickelten Methode, solche Riesenplaneten direkt zu beobachten und nahm dazu 54 junge und nahgelegene Sterne ins Visier, die als besonders vielversprechende Kandidaten für das Vorhandensein solcher Jupiter-ähnlichen Gasriesen in den Außenbereichen des Systems galten. Gefunden haben die Forscher keinen einzigen.
Jetzt käme es meines Erachtens darauf an zu erfahren, wie jung denn diese Sterne nun wirklich waren? Wenn sie noch sehr jung sind, also eine halbe Mrd. Jahre oder weniger, dann könnte es nämlich unter Umständen auch daran liegen, dass unsere bisherigen Planetenenstehungsmodelle falsch sind. :eek:

Eine weitere Frage tut sich mir in diesem Zusammenhang auf:
Wie kommt es dann, dass sich (auch in unserer näheren Umgebung) bei durchschnittlich jedem dritten System ein Doppel- oder Mehrfachstern gebildet hat? Gasriesen in Jupitergröße oder höher gelten doch in ganz jungen Systemen als "Keimzellen" für die Entstehung weiterer Sterne (oder Brauner Zwerge). Wie stellt man sich die Entstehung eines Doppel- oder Mehrfachsterns überhaupt vor??

Meine Vermutung nun, warum man bei solch jungen Sternen keine Gasriesen in 5-20 AE gefunden hat, geht wieder dahin, dass die Entwicklung eines Planeten hin zum Gasriesen eben nicht nach einigen Millionen Jahren abgeschlossen ist, sondern die dort vorher nur vorhandenen Gesteinsplaneten (mit sicherlich schon enormen Gashüllen) haben dieses Gas, welches der junge Stern aus seinem Zentrum in der heißen Anfangsphase hinausgeblasen hat, im Laufe von ein bis zwei Milliarden Jahren aufgesammelt und sind dadurch erst zu ihrer heutigen Größe herangewachsen. Dabei vergrößerte sich die Hillsphäre des jeweiligen Planeten nicht nur wegen seiner wachsenden Masse, sondern er saugte auch durch sein durch das Massenwachstum hervorgerufene Nach-innen-Wandern viel größere Räume leer, als man ihm nach heutigen Vorstellungen zubilligen würde!

Bei sehr jungen Sternen, wie die 54 hier beobachteten es wohl sein sollen, wurde entweder noch nicht so viel Gas aus dem Zentralbereich herausgeblasen, oder aber die vorhandenen Gesteinsplanetenkerne konnten dieses Gas noch nicht in ausreichender Menge akkretieren.

So würde jedenfalls ich die Ergebnisse dieser Beobachtungen interpretieren. :) Aber ich kenne, wie gesagt, das wirkliche Alter der beobachteten Sterne nicht. Wenn man aber von "jungen Sternen" spricht, dann werden diese wohl alle noch weit unter einer Milliarde Jahre alt sein, oder? :eek: - Und dann müsste man sich wahrscheinlich eher um die bestehenden Planetenentstehungsmodelle Gedanken machen, als um den "Normalfall", den unser Sonnensystem vielleicht nicht darstellen kann. ;)

Heute mal normale Grüße von
Toni
 

Bynaus

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Jetzt käme es meines Erachtens darauf an zu erfahren, wie jung denn diese Sterne nun wirklich waren?

Einige Millionen Jahre, bis zu 100 Mio Jahren, IIRC. Das war wichtig, weil junge Planeten noch ziemlich hell leuchten sollen (durch Gravitative Schrumpfung), so dass man sie leichter ausmachen kann...

dieses Gas, welches der junge Stern aus seinem Zentrum in der heißen Anfangsphase hinausgeblasen hat

*haarerauf*... Sieh mal hier: http://www.astronews.com/forum/showthread.php?p=25629#post25629

im Laufe von ein bis zwei Milliarden Jahren aufgesammelt und sind dadurch erst zu ihrer heutigen Größe herangewachsen

Deine Vermutung wird durch Beobachtungen wiederlegt. Gasscheiben sind bei Sternen nach 8 bis 10 Mio Jahren komplett verschwunden. Es gibt später noch vereinzelte Sterne mit Trümmer- und Staubscheiben, die auf die Anwesenheit von Asteroidengürteln hinweisen. Aber nach 10 Mio Jahren ist definitiv Schluss mit dem Planetenwachstum.

durch das Massenwachstum hervorgerufene Nach-innen-Wandern

Das "nach-innen-wandern" hat nichts mit dem Massenwachstum zu tun, sondern mit der gravitativen Interaktion mit einer vorhandenen Gasscheibe.
 

Toni

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Einige Millionen Jahre, bis zu 100 Mio Jahren, IIRC. Das war wichtig, weil junge Planeten noch ziemlich hell leuchten sollen (durch Gravitative Schrumpfung), so dass man sie leichter ausmachen kann...
Ah ja! Das klingt logisch, Bynaus. :)

*haarerauf*... Sieh mal hier:
Schon in Ordnung, Bynaus, ich habe den recht kurzen Thread vor ein paar Tagen verfolgt, wollte mich dort aber angesichts Deiner dort felsenfest vorgetragenen Überzeugung und aus Mangel an "Gegenbeweisen" meinerseits nicht weiter dazu äußern.

Wie kann ich allerdings Dein "*haarerauf*" interpretieren? Sind sich die Wissenschaftler schon dermaßen einig darüber, wie ein Planetensystem gefälligst zu entstehen hat, dass eine Diskussion darüber einer Majestätsbeleidigung gleichkommt? Fängt hier nicht schon wieder ein neues Dogma an?

Was für ein Unterschied besteht in der Entstehung von Doppel- oder Mehrfachsystemen im Gegensatz zu Einzelsystemen, in denen Gasriesen mit mehrfachen Jupitermassen entstanden sind?? - Diese Frage bleibt mir in Deiner Erklärung an MAC in besagtem Thread völlig unbeantwortet!

Lesch hat mal in einer seiner Sendungen gesagt, dass man es sich bis heute noch nicht erklären kann, wie die Sonne ihren anfänglichen Drehimpuls an die Planeten losgeworden ist. Bei Doppelsternen würde man es jedenfalls erklären können.

Gasscheiben sind bei Sternen nach 8 bis 10 Mio Jahren komplett verschwunden.
Verschwunden? Oder ist es dann nur so weit hinausgetragen worden, dass es auf das Licht des Sterns nicht mehr reagiert, also nicht mehr genug beleuchtet wird bzw. durch die Strahlung des Sterns nicht mehr zum Leuchten angeregt wird?

Bestes Gegenbeispiel Deiner Aussage sind doch die Plejaden!
Bild der Plejaden
Innerhalb dieses 125 Mill. Jahre alten Sternhaufens gibt es mehrere Reflektionsnebel, aus denen diese Sterne entstanden sind. Dort ist das Gas nicht so einfach verschwunden.

Aber nach 10 Mio Jahren ist definitiv Schluss mit dem Planetenwachstum.
Das sehe ich nicht so. Als unser Mond aus der Kollision der Erde mit dem Planeten Theia entstand, existierte die Erde schon wesentlich mehr als nur 10 Mill. Jahre, denn ...
Wikipedia schrieb:
Im November 2005 konnte ein internationales Forscherteam der ETH Zürich sowie der Universitäten Münster, Köln und Oxford erstmals die Geburtsstunde des Mondes präzise datieren. Dafür nutzten die Wissenschaftler eine Analyse des Isotops Wolfram-182 und berechneten das Alter des Mondes auf 4527 ± 10 Millionen Jahre [2].
Tja, und da der mit der Erde kollidierte Marsgröße hatte, ist unsere gute alte Erde doch noch ganz schön gewachsen :eek: , denn irgendwo musste die Masse ja hin - und der Mond besitzt nur noch einen Bruchteil der Masse von Theia. :(

Das "nach-innen-wandern" hat nichts mit dem Massenwachstum zu tun, sondern mit der gravitativen Interaktion mit einer vorhandenen Gasscheibe.
??? - Und was passierte in der Planetenwachstumsphase?? - Sind die Planeten dadurch auf ihren Bahnen einfach nur schneller geworden?! :eek: - Bynaus, ich bitte Dich!
 

Bynaus

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Wie kann ich allerdings Dein "*haarerauf*" interpretieren?

Eher als spielerische Übertreibung denn als ernstgemeinter Ausdruck meiner Gefühle... :D

Die Sache ist nicht ganz so einfach: Der Strahlungsdruck allein treibt kein Gas aus dem System, starke Sonnenwinde hingegen (wie sie in der T-Tauri-Phase üblich sind), können da schon eher einen Unterschied machen. Die Diskussion mit mac hat mich dazu gebracht, mal zu nachzulesen, wie sehr denn die "felsenfeste Überzeugung" wirklich in Beobachtungen / Simulationen fundiert ist (etwa hier: http://www.gps.caltech.edu/classes/ge133/reading/hillenbrand_may05.pdf, oder hier: http://www.stsci.edu/ts/webcasting/ppt/MaySymposium2005/JoanNajita050405.ppt). Weitere Ergebnisse zu meiner Suche zu einem späteren Zeitpunkt...

Was für ein Unterschied besteht in der Entstehung von Doppel- oder Mehrfachsystemen im Gegensatz zu Einzelsystemen, in denen Gasriesen mit mehrfachen Jupitermassen entstanden sind??

Sterne entstehen nicht durch Akkretion von Material auf einem "Gasriesen" - dafür gibt es in der Scheibe in der Regel nicht nur zu wenig Gas, es steht in den 8 bis 10 Mio Jahren, bis die Scheibe verschwindet, auch viel zu wenig Zeit zur Verfügung, um so viel Material zu sammeln. Sterne entstehen durch den Gravitationskollaps eines Wolkenfragments - das kann zur Bildung von mehreren Kernen und damit zu Mehrfachsystemen führen - manchmal werden solche Mehrfachsysteme auch durch gravitative Interaktion zerrissen, einzelne Komponenten werden rausgeschleudert oder eingefangen, etc. Eine ziemlich turbulente Sache. Planetenbildung durch Akkretion in protoplanetaren Staubscheiben ist eine ganz andere, spätere Sache für ruhigere Zeiten.

Lesch hat mal in einer seiner Sendungen gesagt, dass man es sich bis heute noch nicht erklären kann, wie die Sonne ihren anfänglichen Drehimpuls an die Planeten losgeworden ist.

Dazu gibts neue Erkenntnisse: Magnetfelder spielen eine wichtige Rolle. Und das beste daran: Das ganze basiert auf Beobachtungen, nicht auf Simulationen.

http://www.badastronomy.com/bablog/2007/06/24/braking-news-for-creationism/

Verschwunden? Oder ist es dann nur so weit hinausgetragen worden

Selbst wenn das so wäre, dann kann es dort draussen keine Planeten mehr bilden... Typische Gasscheiben (eben die, die später verschwinden) sind übrigens bis zu 100 AU gross, das reicht problemlos aus, um Planeten zu bilden bzw., liegt innerhalb des Bereichs, der jetzt in der Untersuchung, von der im Eingangstext die Rede ist, untersucht wurde.

Bestes Gegenbeispiel Deiner Aussage sind doch die Plejaden!

Ähm... ich sprach von "Gasscheiben". Das Gas zwischen den Plejaden bildet keine Scheiben um die Sterne.

Als unser Mond aus der Kollision der Erde mit dem Planeten Theia entstand...

Ja, ok - ich hätte schreiben sollen, "ist defintiv fertig mit dem Wachstum von Gasplaneten". Einfach, weil kein Gas mehr da ist. Die terrestrischen Planeten, das ist eine ganz andere Sache.

Sind die Planeten dadurch auf ihren Bahnen einfach nur schneller geworden?!

Tut mir leid, ich verstehe nicht, was du damit sagen willst. Das Massenwachstum allein führt nicht zu Bahnveränderungen. Oder siehst du in den Keplergesetzen irgendwo die Planetenmasse auftauchen?
 
Zuletzt bearbeitet:

galileo2609

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Hallo Toni,

so funktioniert Wissenschaft nicht!
Sind sich die Wissenschaftler schon dermaßen einig darüber, wie ein Planetensystem gefälligst zu entstehen hat, dass eine Diskussion darüber einer Majestätsbeleidigung gleichkommt? Fängt hier nicht schon wieder ein neues Dogma an?
dann könnte es nämlich unter Umständen auch daran liegen, dass unsere bisherigen Planetenenstehungsmodelle falsch sind. :eek:

Nur weil du etwas nicht verstanden hast, ist
1. kein 'Dogma' in Sicht,
2. es unnötig, einfach wild drauf los zu spekulieren!

Das Thema im Nachbarthread zielt in der Tat auf zwei konkurrierende 'Schulen' bezüglich des Planetenenstehungsprozesses. Das wurde heute noch einmal in der News-Meldung bei 'space.com' deutlich. Die Vertreter des 'gravitational instability'-Modells (u. a. auch Hatzes) versuchen einfach Fakten gegen das zuletzt wieder mehr gestützte 'core accretion'-Modell zu mobilisieren. Michael hat dankenswerterweise einige ältere papers zu dieser Diskussion ausgegraben. Ich würde vorschlagen, dass wir diese alle erst einmal lesen!

Grüsse galileo2609
 

Toni

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Hi galileo,
so funktioniert Wissenschaft nicht!
davon ging ich ja bisher auch aus und drum hakte ich nach. ;)

Nur weil du etwas nicht verstanden hast, ist
1. kein 'Dogma' in Sicht,
2. es unnötig, einfach wild drauf los zu spekulieren!
Na ja, "nicht verstanden" würde ich mal nicht sagen ... "Es entzieht sich meiner bisherigen Logik" trifft da den Kern schon eher! :eek:

Es gibt da nämlich ein gewisses Verständnisproblem für mich. Ich hatte mal eine CD-ROM von "Welt der Wunder" (die war kaputt und ich hab' sie vor ein paar Jahren weggeworfen), auf der die Entstehung unseres Sonnensystems sehr anschaulich und (für meine Begriffe) äußerst logisch erklärt und mit tollen Animationen dargestellt war. Alles passte wunderbar zusammen, bis hin zur Entstehung des Mondes, des Asteroidengürtels, der Gasriesen, des Kuiper-Gürtels, der Oortschen Wolke usw. und war auf dem neuesten Stand der Forschung (Ende der 90-er Jahre/Anfang 2000). Es ergab sich ein sehr homogenes Bild von der Entstehung unseres Sonnensystems, welches in meinen Augen bisher die plausibelste Erklärung darstellte, die ich jemals gesehen, gelesen oder gehört hatte! - Und plausibel und einfach verständlich sollen ja meines Wissens Theorien auch sein, sonst taugen sie nichts. :cool:

Ich würde vorschlagen, dass wir diese alle erst einmal lesen!
Das würde ich ja auch gern tun, aber erstens lässt sich die eine ppt-Datei, die Bynaus verlinkt hat, auf meinem Computer nicht öffnen, und zweitens sind die anderen Dateien alles seitenlange englischsprachige Abhandlungen, denen ich so einfach und ohne wochenlange Übersetzung nicht folgen kann, da meine Kenntnisse dahingehend doch sehr beschränkt sind (ich hatte nie Englisch als Schulfach!). Das eine ist z.B. ein 21-seitiges pdf! Ich habe es mir heruntergeladen, aber, wie gesagt, es wird Wochen dauern, bis sich mir der Text erschossen hat, da ja auch die Übersetzungsprogramme nicht unbedingt so übersetzen, dass hinterher ein lesbarer Text herauskommt. :(

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Hi Bynaus,
Die Sache ist nicht ganz so einfach: Der Strahlungsdruck allein treibt kein Gas aus dem System, starke Sonnenwinde hingegen (wie sie in der T-Tauri-Phase üblich sind), können da schon eher einen Unterschied machen.
dies entspricht ja ebenso meinen Vorstellungen.

Hier handelt es sich um diese beiden Links, die ich galileo schon näher beschrieben habe.

Sterne entstehen nicht durch Akkretion von Material auf einem "Gasriesen" (...)
Jeder Stern hat doch einmal so angefangen? - Es bildete sich durch Verklumpung schwereren Materials ein zentraler Kern, der dann durch Akkretion und seine Lage im Zentrum des protosolaren Nebels immer mehr Gas aufsaugte, bis seine Masse ausreichte, erste Kernprozesse zu zünden.

(...) dafür gibt es in der Scheibe in der Regel nicht nur zu wenig Gas, es steht in den 8 bis 10 Mio Jahren, bis die Scheibe verschwindet, auch viel zu wenig Zeit zur Verfügung, um so viel Material zu sammeln.
Deswegen gibt es ja die Überlegungen, dass, wenn ein frisch gezündeter Stern das restliche Gas aus seiner näheren Umgebung hinausbläst (dies funktioniert aber nur bis zu einer bestimmten Entfernung, bei der Sonne wahrscheinlich bis hinter den Asteroidengürtel), dieses von den äußeren Planeten sozusagen im Vorbeiflug aufgesammelt wird. Dann könnte auf jeden Fall ein ohnehin schon sehr massereicher Gasriese seine Masse bis zur kritischen Masse erhöhen und es zur Zündung eines weiteren Sterns in dem betreffenden System kommen. Auf diese Art und Weise sind (meinem bisherigen Kenntnisstand zufolge) viele Doppel- oder Mehrfachsterne entstanden.

Sterne entstehen durch den Gravitationskollaps eines Wolkenfragments
Und wodurch wird dieser ausgelöst? - Unter anderem durch "Injektion" dieser Wolke mit schwererem Material aus einer SN-Explosion. Des weiteren durch Abkühlung und Auskondensation.

- das kann zur Bildung von mehreren Kernen und damit zu Mehrfachsystemen führen
Siehst Du, das ist wieder solch eine unplausible Erkenntnis. Warum sollten dann anschließend alle diese Sterne eines Mehrfachsystems um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen? Und wie werden sie dabei ihren Drehimpuls los?

- manchmal werden solche Mehrfachsysteme auch durch gravitative Interaktion zerrissen, einzelne Komponenten werden rausgeschleudert oder eingefangen, etc.
Ja, sicher, das gibt es auch, aber es kann nicht der Regelfall sein. - Siehe die Kerne der Galaxien! Dort kreisen so viele Sterne um ein gemeinsames Schwerkraftzentrum - und trotzdem werden es nicht weniger! - Oder auch die Kugelsternhaufen! Da hatten wir beide mal vor einem Jahr etwa eine angeregte Diskussion darüber ...

Planetenbildung durch Akkretion in protoplanetaren Staubscheiben ist eine ganz andere, spätere Sache für ruhigere Zeiten.
Siehst Du, und ich sehe diese Sache bisher ganz anders! - Und dies hängt definitiv mit der in der Antwort an galileo beschriebenen CD-ROM zusammen. Planetare Kerne und der zentrale solare Kern entstanden danach gleichzeitig aus der sich immer schneller drehenden und zusammenziehenden Ur-Wolke. Die Verwirbelungen, die sich dabei in verschiedenen Abständen vom Zentrum bildeten, erwirkten schließlich die Entstehung der planetaren Kerne.

Dazu gibts neue Erkenntnisse: Magnetfelder spielen eine wichtige Rolle. Und das beste daran: Das ganze basiert auf Beobachtungen, nicht auf Simulationen.
Finde ich gut. Klingt auch plausibel.

Das Gas zwischen den Plejaden bildet keine Scheiben um die Sterne.
O.K., das war kein gutes Beispiel bezüglich der Gas- und Staubscheiben.

Zitat:
Sind die Planeten dadurch auf ihren Bahnen einfach nur schneller geworden?!
Tut mir leid, ich verstehe nicht, was du damit sagen willst. Das Massenwachstum allein führt nicht zu Bahnveränderungen. Oder siehst du in den Keplergesetzen irgendwo die Planetenmasse auftauchen?
Ich wollte damit hinterfragen, was passiert, wenn ein Planet auf seiner eingepegelten Bahn massiv schwerer wird (eben wie damals die Ur-Erde nach der Kollision mit Theia)? Wird er einfach nur schneller auf seiner Bahn? Zieht ihn die gestiegene Gravitation seiner selbst weiter nach innen oder gleicht der gewachsene Planet dies mit einer gößeren Umlaufbahn aus?
Vor kurzem hatte wir eine Diskussion über die Planetenbahnen, als es um die drei Planeten von Gliese 581 ging. Dort gab mir jemand (ich glaube, es war MAC?) eine Formel, in der die Masse sehr wohl eine Rolle spielt:
U = Wurzel aus 4Pi²*a³/G*(M1+M2)

Viele hypothetische Grüße von
Toni
 

Ich

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Wird er einfach nur schneller auf seiner Bahn? Zieht ihn die gestiegene Gravitation seiner selbst weiter nach innen oder gleicht der gewachsene Planet dies mit einer gößeren Umlaufbahn aus?
Die gestiegene Gravitation seiner selbst zieht ihn weiter nach innen, was der gewachsene Planet mit einer größeren Umlaufbahn ausgleicht. Am Schluss kreist ein auf einer größeren Umlaufbahn weiter innen. Der Effekt konnte allerdings noch nicht beobachtet werden. :cool:
Tschuldigung, jetzt weiter mit Bynaus...
 

Bynaus

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Jeder Stern hat doch einmal so angefangen?

Nein. Wie gesagt, Sterne entstehen, wenn Fragmente von interstellaren Molekülwolken unter ihrem eigenen Gewicht kollabieren. Manchmal zerfallen sie in einen, manchmal in zwei, drei, neun "Sub-Fragmente". Auf diese Weise entstehen Sterne und z.T. auch Braune Zwerge (wobei Braune Zwerge vermutlich auch aus der protoplanetaren Scheibe des Sterns wachsen können), für Planeten in der Scheibe wird diese Entstehungsweise ebenfalls diskutiert, ist aber äusserst umstritten.

Deswegen gibt es ja die Überlegungen, dass, wenn ein frisch gezündeter Stern das restliche Gas aus seiner näheren Umgebung hinausbläst (dies funktioniert aber nur bis zu einer bestimmten Entfernung, bei der Sonne wahrscheinlich bis hinter den Asteroidengürtel), dieses von den äußeren Planeten sozusagen im Vorbeiflug aufgesammelt wird. Dann könnte auf jeden Fall ein ohnehin schon sehr massereicher Gasriese seine Masse bis zur kritischen Masse erhöhen und es zur Zündung eines weiteren Sterns in dem betreffenden System kommen. Auf diese Art und Weise sind (meinem bisherigen Kenntnisstand zufolge) viele Doppel- oder Mehrfachsterne entstanden.

Nein. Siehe oben. Das "Einfangen" von Gas, das vom Stern weggeweht wird, durch einen Planeten ist - sorry - völliger Blödsinn, weil der Planet, gemessen am gesamten Raum, der den Stern umgibt, extrem klein ist und das Gas diesen Raum aber, vor allem, wenn es mit Fluchtgeschwindigkeit unterwegs ist (sonst könnte man ja nicht von "herauswehen" sprechen), sehr schnell durchquert hat...

Das Problem liegt aber woanders: Die gesamte Scheibe enthält in der Regel nicht genug Material, um einen zweiten Stern zu bilden (der protoplanetare Nebel hatte allerhöchstens 0.1 Sonnenmassen (wahrscheinlich viel weniger) - das würde knapp für ein kleines Sternchen reichen, wenn da nicht die Akkretion des Nebels auf die Sonne wäre).
Selbst, wenn man das beiseite schiebt und halsbrecherisch hohe Akkretionsraten auf den Gasplaneten, der zum Stern werden will annimmt (man bedenke: je schneller die Akkretion, desto heisser das Objekt, desto ineffizienter die Akkretion - der Prozess ist also selbstlimitierend), bringt man in der Zeit, in der die Gasscheibe vorhanden ist, keinen Stern zu stande. Maximal einen leichten Braunen Zwerg.

Warum sollten dann anschließend alle diese Sterne eines Mehrfachsystems um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen? Und wie werden sie dabei ihren Drehimpuls los?

Warum nicht? Wenn sie nahe genug beieinander entstehen? Die Sterne in einer Sternentstehungsregion sind sehr dicht gepackt - innerhalb eines Lichtjahrs kannst du einige 1000 Sterne haben... Und wer sagt, dass sie ihren "Drehimpuls" verlieren müssen? Die Sache mit dem Drehimpuls lässt sich auf die Sonne anwenden, weil die Sonne zwar den grössten Teil der Masse, aber den kleinsten Teil des Drehimpulses hat - irgendwie muss sie also ihren Drehimpuls "losgeworden" sein. Eine solche Erklärungsnot hat man bei Doppelsternen nicht, denn sie umkreisen sich ja bereits und müssen folglich keinen Drehimpuls mehr verlieren - es sei denn, sie nehmen in ihrem jeweiligen "Untersystem" wiederum den kleinsten Teil des Drehimpulses ein, womit man wieder erklären müsste, wo der hin ist (z.B. Planeten). Aber wenn zwei Unterfragmente einer Wolke zu zwei Sternen, die sich umkreisen kollabieren, dann gibt es keinen Drehimpuls, den man "wegerklären" muss...



Unter anderem durch "Injektion" dieser Wolke mit schwererem Material aus einer SN-Explosion.

Niemals. Das "schwere Material" hat, im Vergleich zur Wolke, eine vernachlässigbar geringe Masse. Der Kollaps kann verschiedene Ursachen haben, er kann durch eine Supernovaexplosion (bzw. deren "Schockwellen") beschleunigt werden, funktioniert aber auch so. Molekülwolken sind nun mal dynamische Gebilde, die von Dichtewellen durchlaufen werden - steigt die Dichte in einem bestimmten Bereich über einen Grenzwert, kollabiert dieser Bereich.

und trotzdem werden es nicht weniger!

Sicher werden es weniger - noch nie etwas von "High Velocity Stars" gehört (es gab da auch einige Astronews-Artikel dazu)? Das kommt immer wieder vor. Sternentstehungsgebiete sind noch wesentlich dichter gepackt als das Zentrum der Galaxis, oder Kugelsternhaufen.

Und dies hängt definitiv mit der in der Antwort an galileo beschriebenen CD-ROM zusammen.

Du willst also im Ernst eine bereits ein paar Jahre alte, populärwissenschaftliche Visualisierung der Entstehung des Sonnensystems als Referenz einbringen, bloss, weil diese so gestaltet war, dass sie dir "plausibel" vorkam? Schau dir mal all die Arbeiten, die zu diesem Thema Tag für Tag, Monat für Monat, Jahr für Jahr erscheinen. Das Gebiet entwickelt sich! Diese 1000enden von Arbeiten, das lässt sich nicht so einfach zusammenfassen, vor allem nicht in erschöpfender Tiefe und Breite. Eine solche populärwissenschaftliche Darstellung muss ein stark vereinfachtes, krudes Abbild des damaligen Wissensstandes gewesen sein - wenn überhaupt (das würde bedingen, dass die Macher sich sehr gut mit der Materie und den damals aktuellen Arbeiten auskannten - was ich bei der TV-Sendung Galileo ehrlichgesagt schwer bezweifle...).

Planetare Kerne und der zentrale solare Kern entstanden danach gleichzeitig aus der sich immer schneller drehenden und zusammenziehenden Ur-Wolke. Die Verwirbelungen, die sich dabei in verschiedenen Abständen vom Zentrum bildeten, erwirkten schließlich die Entstehung der planetaren Kerne.

Das ist etwa so, wie wenn ich die Geschichte des zweiten Weltkrieges etwa so zusammenfassen würde: "Deutscher Bösewicht greift alle anderen an, diese schlagen zurück und töten ihn. Viele Tote." Weder besonders richtig, noch besonders detailliert, noch vollständig, noch repräsentativ dafür, was alles an Forschung zu diesem Thema geschieht. Mir ist schon klar, dass du hier aus Platzgründen nicht mehr schreiben kannst, aber die selbe Aussage gilt natürlich für die CD-ROM.

Wird er einfach nur schneller auf seiner Bahn?

Er wird nicht schneller - zumindest nicht in erster Näherung. Du kannst dir das folgendermassen veranschaulichen: Was passiert, wenn Space Shuttle und ISS aneinander docken? Die ISS ist wohl etwa 200 Tonnen schwer, das Shuttle rund 100 - die Masse nimmt also beträchtlich zu. Antwort: gar nichts. Die beiden kreisen immer noch mit derselben Geschwindigkeit um die Erde. Das gleiche gilt für Planeten: Wenn ihre Masse wächst, ändert das ihre Bahn nicht.

Die Formel, die dir mac gegeben hat, ist eine Umschreibung des dritten Keplergesetzes:

http://de.wikipedia.org/wiki/Keplergesetz#Drittes_Keplersches_Gesetz

"Die Quadrate der Umlaufzeiten der Planeten sind Proportional zu den Kuben ihrer Entfernungen."

Du kannst natürlich für die Planetenmasse (M2) auch einen etwas höheren Wert einsetzen - aber weil diese so klein ist gegenüber der Sternmasse, spielt das keine Rolle: die Umlaufzeit bleibt praktisch gleich. Zudem darfst du nicht vergessen, dass die Masse, z.B. von Theia, nicht plötzlich aus dem Nichts auftaucht, sondern schon da war und, wollte man das ganz korrekt machen, auch in die Berechnung mit einbezogen werden müsste. In der einfachsten Vereinfachtung steht in der Klammer (M1 + M2) einfach die Gesamtmasse des Sonnensystems.
 
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mac

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Hallo Bynaus und Toni,

ich hab’ Eure Diskussion hier sehr interessiert verfolgt. Aus dem Verlauf und dem was ich inzwischen selbst über dieses Thema gelesen hab’, vermute ich mal, dass Ihr (wir) eigentlich gar nicht so weit voneinander weg seid (sind).

Es scheint nicht so zu sein, dass Sonnen und Planetenbildung immer den gleichen Ablauf in den gleichen Größenordnungen hat. Die Masse der entstehenden Zentralkörper ist über mindestens 3 Größenordnungen verteilt. Gibt es nicht Planeten, die die Jupitermasse um mehr als eine Größenordnung übertreffen, ohne dass ihre Sonne um eine Größenordnung schwerer ist, als unsere Sonne?

Das Kollabieren von Gasmassen im chaotischen System einer Dunkelwolke, ist mit Sicherheit nicht auf räumliche Mindestabstände zu beschränken, (zwei Sonnen im Abstand von 0,1 Lichtjahren, beschleunigen sich ohne äußere Störungen innerhalb von etwas mehr als 100000 Jahren zueinander hin) zumal ja auch die noch kollabierenden Bereiche sich ebenso relativ zueinander bewegen, wie die später daraus entstehenden Sterne.

Wenn die Verteilung Protosternmasse/Scheibenmasse immer wie 10/1 ist, dann kann natürlich in der Scheibe keine weitere gleichgroße Sonne entstehen. Das gilt doch aber nur, wenn sich diese Scheibe ungestört von den ‚attraktiven’ Nachbarn bilden kann? Auch durch die chaotischen Gasturbulenzen im ursprünglichen Nebel ist eine solche ungestörte Bildung doch zumindest nicht sicher gegeben, oder? Oder läuft eine solche Störung immer auf eine gegenseitige Vereinigung hinaus, bevor sich massive Körper bilden können? Ein gegenseitiges Einfangen (wie später als Stern auch möglich) ohne komplette Vereinigung, würde die möglichen Abläufe jedenfalls deutlich verändern.

So gesehen könnte jeder von uns nicht völlig verkehrt liegen, es sei denn Du kennst wieder irgend welche Arbeiten/Gründe, die all diese herbeiphantasierten Umstände schon längst widerlegt haben. ;)

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Hallo Mac, ich begrüsse deinen Versöhnungsversuch! Trotzdem, ich hoffe, du nimmst es mir nicht übel, wenn ich da ein paar Anmerkungen anfüge...

Es scheint nicht so zu sein, dass Sonnen und Planetenbildung immer den gleichen Ablauf in den gleichen Größenordnungen hat.

Das stimmt so natürlich nicht. Was die Grössenordnungen angeht, da hast du natürlich recht: beim Kollaps von protostellaren Nebeln ("Wolken") entstehen Objekte, die zwischen wenigen Jupitermassen und etwa 100 Sonnenmassen schwer sind - das sind rund 5 Grössenordnungen. Ein ganz anderer Ablauf liegt bei der Entstehung von Objekten aus einer zirkumstellaren "protoplanetaren" Scheibe vor: hier können, aus den bereits genannten Gründen, kaum Objekte entstehen, die schwerer als 20 Jupitermassen sind. Auch hier wieder entstehen Objekte über 5 bis 6 Grössenordnungen (je nach dem, was man noch als Planeten gelten lässt). Die beiden Bereiche sind jedoch nicht deckungsgleich, eben gerade WEIL die Prozesse, die dahinter stehen, verschieden sind. Es gibt möglicherweise einen Überschneidungsbereich, was ja auch zur Diskussion der Abgrenzung der Definition eines Planeten nach oben (Brauner Zwerg nur aufgrund der Masse oder auch aufgrund der Entstehung? Sind Objekte, die die Masse von grossen Planeten haben, aber durch Kollaps entstanden sind (sog. "Planemos"), "Planeten" oder "Braune Zwerge"?) geführt hat.

Eine gegenseitige Störung von Akkretionsscheiben führt in der Regel zum Verlust eines Teils der Masse - die Akkretionsscheiben werden "abgestreift". Möglich ist auch, dass sie sich in einer grossen Scheibe um beide Sterne vereinen.
 

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus,

also zumindest wir beide scheinen uns schon mal im Rahmen der von Dir hier aufgeführten Punkte vollkommen einig zu sein. :)
Das stimmt so natürlich nicht.
damit leitest Du zwar Deinen Post ein, aber alle nachfolgend aufgeführten Punkte sehe ich nicht anders als Du. Hab’ mich wohl nicht ganz klar ausgedrückt? :eek: Meine Zahlenangaben waren auch nur als Hausnummern gemeint, da ich die genaueren Daten nicht alle auswendig weis, und es mir nur um plausible Abläufe ging.

Zu einem Punkt hab’ ich allerdings noch eine Frage. Vielleicht auch an Michael. Du schreibst:
Ein ganz anderer Ablauf liegt bei der Entstehung von Objekten aus einer zirkumstellaren "protoplanetaren" Scheibe vor: hier können, aus den bereits genannten Gründen, kaum Objekte entstehen, die schwerer als 20 Jupitermassen sind.
ich vermute dass das eine Grenze ist, die durch Simulationsmodelle ermittelt wurde? In diesem Zusammenhang würde mich interessieren, welche Massenverhältnisse zwischen ‚Mutterstern’ und dazugehörendem/n Planeten bisher vorkommen, und ob man da wenigstens grob einen Zusammenhang der Art: schwere Sterne, schwere Planeten findet? Das diese 'Statistik' auf grund der Suchmethode nicht besonders aussagekräftig ist, ist mir klar.

Herzliche Grüße

MAC
 
Zuletzt bearbeitet:

Bynaus

Registriertes Mitglied
Meine Zahlenangaben waren auch nur als Hausnummern gemeint

Hm, ich bezog mich nicht auf die Zahlen, sondern auf die Aussage, dass der Ablauf bei Stern- und Planetenbildung gleich sei. Meintest du vielleicht, alle Sterne entstehen auf die gleiche Weise, alle Planeten entstehen auf die gleiche, aber von Sternen verschiedene, Weise? Dann hätte ich dich tatsächlich missverstanden.

ich vermute dass das eine Grenze ist, die durch Simulationsmodelle ermittelt wurde?

Jein. Es ist auch das Ergebnis der Beobachtungen: Braune Zwerge auf "planetaren" Umlaufbahnen (in der gleichen Ebene, anders wäre das System bei den jeweiligen Abständen nicht stabil), also nahe am Stern und nahe an Exoplaneten, bestätigen diese theoretische Obergrenze.

Hier ein paar Beispiele:

http://www.planeten.ch/KdW_Braune_Zwerge#HD_154857_c
http://www.planeten.ch/KdW_Braune_Zwerge#HD_168443_c
http://www.planeten.ch/KdW_Braune_Zwerge#HD_202206_b
http://www.planeten.ch/KdW_Braune_Zwerge#HD_3651_B
http://www.planeten.ch/KdW_Braune_Zwerge#HD_38529_c

(Firefox ist nötig, um die Daten anzusehen - leider immer noch nicht behoben...)

Es gibt die Tendenz schon, dass schwere Sterne eher schwere Planeten haben, und umgekehrt. Bloss darf man da keine Regel draus machen, weil da sehr viele "lokale" Effekte mitreinspielen.

EDIT: Dazu gibts gerade ein neues Preprint (danke, galileo2609!): http://arxiv.org/abs/0707.2409
 
Zuletzt bearbeitet:

mac

Registriertes Mitglied
Hallo Bynaus


Meintest du vielleicht, alle Sterne entstehen auf die gleiche Weise, alle Planeten entstehen auf die gleiche, aber von Sternen verschiedene, Weise? Dann hätte ich dich tatsächlich missverstanden.
ja genau! Über die jeweiligen Grenzgrößen und den möglichen Überlappungsbereich kann ich natürlich ohne genauere Kenntnisse der Modelle und Beobachtungen nicht ernsthaft 'streiten'. Es geht mir dabei eigentlich nur um Plasibilität. Und das was Du dazu schreibst, leuchtet mir bei meinem bisherigen (ziemlich bescheidenen) Kenntnisstand durchaus ein. :)



Jein. Es ist auch das Ergebnis der Beobachtungen: Braune Zwerge auf "planetaren" Umlaufbahnen (in der gleichen Ebene, anders wäre das System bei den jeweiligen Abständen nicht stabil), also nahe am Stern und nahe an Exoplaneten, bestätigen diese theoretische Obergrenze.
hier hast Du zwei verschiedene Aussagen miteinander verbunden, die ich noch mal trennen möchte.

Obergrenze Massenverhältnis 10/1 wird von den gefundenen Planeten nicht überschritten.

Die Aussage zur Umlaufbahn bezieht sich auf Sonnensysteme, die aus Sonne, Braunem Zwerg und ein oder mehreren weiteren Planeten bestehen? Warum machst Du diese Trennung? Weil es Doppelsterne gibt?

Du schreibst, dass ein solches System nicht stabil wäre, wenn ein dazu gehörender brauner Zwerg nicht in der Planetenebene umliefe. Wenn er in der ursprünglichen Akkretionsscheibe entstanden ist, muß er doch (einigermaßen) in der Planetenebene umlaufen. Nur wenn er eingefangen wurde, könnte es anders sein, oder?

Sind denn nicht-ganzzahlig synchrone Umlaufbahnen in einer Ebene nicht noch unstabiler als die gleichen Bahnen, wenn sie nicht in der gleichen Ebene liegen? Ich frage das deshalb, weil ich davon ausgehe, dass Bahnen in der gleichen Ebene sehr viel öfter zu nahen Begegnungen führen, als Bahnen die nicht in der gleichen Ebene und nicht zueinander synchronisiert sind.



(Firefox ist nötig, um die Daten anzusehen - leider immer noch nicht behoben...)
na, das muß ich auch erst noch beheben. :eek: Aber trotzdem Danke! :)



Es gibt die Tendenz schon, dass schwere Sterne eher schwere Planeten haben, und umgekehrt. Bloss darf man da keine Regel draus machen, weil da sehr viele "lokale" Effekte mitreinspielen.
ja, die Frage hätte ich mir eigentlich sparen können :eek:. Bei der Suchmethode wäre ein Fehlen dieses Zusammenhangs vielleicht sogar aussagekräftiger, als das Finden des Zusammenhangs.


Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

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Obergrenze Massenverhältnis 10/1 wird von den gefundenen Planeten nicht überschritten.

Ich denke nicht, wobei, das müsste man natürlich überprüfen. Aber in der Regel hat das Planetensystem deutlich weniger als 1/10 der Masse des Zentralsterns.

Die Aussage zur Umlaufbahn bezieht sich auf Sonnensysteme, die aus Sonne, Braunem Zwerg und ein oder mehreren weiteren Planeten bestehen? Warum machst Du diese Trennung? Weil es Doppelsterne gibt?

Ach so. Ich meinte mit Obergrenze die Obergrenze der Masse der Objekte, die in Scheiben entstehen können. 20 Jupitermassen. Du meintest mit "Obergrenze" wohl die Obergrenze der Masse von Scheiben, mutmasslich 1/10 der Sternmasse.

Nur wenn er eingefangen wurde, könnte es anders sein, oder?

Genau - aber, und das wollte ich mit "instabil" andeuten - ein solches System würde sich schnell in Richtung Bewegung in einer Ebene bewegen: Der Planet würde wohl zuerst die Bahnebene des eingefangenen Braunen Zwergs übernehmen, dann würden sich beide wieder über eine lange Zeit an den Sternäquator anpassen.

Bei der Suchmethode wäre ein Fehlen dieses Zusammenhangs vielleicht sogar aussagekräftiger, als das Finden des Zusammenhangs.

Warum? Die Radialgeschwindigkeitmethode favorisiert die Entdeckung von Planeten um massearme Sterne.
 

jonas

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Der Planet würde wohl zuerst die Bahnebene des eingefangenen Braunen Zwergs übernehmen, dann würden sich beide wieder über eine lange Zeit an den Sternäquator anpassen.
Der zweite Teil der Aussage überrascht mich. Was sollte die Planeten (plus brauner Zwerg) dazu bewegen sich der Rotationsebene des Zentralsterns anzunähern?
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
Gezeitenkräfte - der Stern rotiert ja, und das ist eine gewaltige Menge Materie, die von dem Planeten und dem Braunen Zwerg "wegrotiert" und an ihnen zieht. Vermutlich würde der Stern den leichteren Planeten in Richtung der Äquatorebene ziehen, der Braune Zwerg in die andere Richtung ziehen, und netto gäbe es eine Bewegung des Planeten und des Braunen Zwergs auf die Äquatorebene des Sterns zu. Das dauert natürlich umso länger, je weiter die Objekte entfernt sind (mit der dritten Potenz zum Abstand), aber wenn man lange genug wartet, dürfte sich dieses Szenario verwirklichen.

Das gleiche, allerdings auf sehr viel kleineren Zeitskalen, geschieht mit Monden von grossen Planeten. So hat Uranus mit seiner gekippten Achse alle seine Satelliten gezwungen, ebenfalls diese Ausrichtung anzunehmen - sie kreisen in seiner Äquatorebene, praktisch senkrecht zur Ekliptik.
 

mac

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Hallo Bynaus,

Ach so. Ich meinte mit Obergrenze die Obergrenze der Masse der Objekte, die in Scheiben entstehen können. 20 Jupitermassen. Du meintest mit "Obergrenze" wohl die Obergrenze der Masse von Scheiben, mutmasslich 1/10 der Sternmasse.
nein, ich meinte eigentlich die (noch?) Ununterscheidbarkeit ob ein Himmelskörper, der nicht der Zentralkörper ist, in dem System des Zentralkörpers entstanden ist, oder ob er eingefangen wurde. Wenn ein System existiert, in dem Masse Planet/Stern > 1/10 ist, kann das zwei Ursachen haben: 1. Masse Akkretionsscheibe/Masse Zentralkörper kann > 1/10 sein und die 20 Jupitermassengrenze gibt es nicht, oder Planet wurde eingefangen.

Alle Doppelsterne haben sich gegenseitig gefangen?




Genau - aber, und das wollte ich mit "instabil" andeuten - ein solches System würde sich schnell in Richtung Bewegung in einer Ebene bewegen: Der Planet würde wohl zuerst die Bahnebene des eingefangenen Braunen Zwergs übernehmen, dann würden sich beide wieder über eine lange Zeit an den Sternäquator anpassen.
gleiche Frage wie Jonas.



Warum? Die Radialgeschwindigkeitmethode favorisiert die Entdeckung von Planeten um massearme Sterne.
nein. Sie favorisiert die Entdeckung von Planeten, deren Gewichtsquotient (Planet/Stern) einen Mindestwert überschreitet. Das ist ein großer Unterschied, bezogen auf die Statistik um die es mir hier ging.


Herzliche Grüße

MAC
 
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