Most Earthlike exoplanet started out as gas giant

Bynaus

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Nun ja, etwas mehr Details wäre schon pricklender... Wie sind die genau darauf gekommen, dass Corot-7-b mal ein Gasriese war? Die Idee an sich ist ja nicht neu (ich habe sie in einem Post gestern gerade erst noch als Möglichkeit genannt).

EDIT: Mit der Aufforderung nach mehr Details war natürlich der Zeitungsartikel, nicht TomTom333 gemeint. Anderseits, kann man sowas ja auch nicht von einer Feld-Wald-und-Wiesen-Zeitung erwarten. Ich suche gerade, ob ich ein preprint finde.

EDIT2: Jep, hier ist das abstact: http://adsabs.harvard.edu/abs/2010AAS...21533905J
 
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DELTA3

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Leider bringt der Abstract auch nicht mehr Details als der Artikel aus Floridatoday. Immerhin scheint sich meine frühere Vermutung nun doch, zumindest teilweise, zu bestätigen.

Wenn ihr euch erinnert, habe ich in dem Tread über die Braunen Zwerge schon mal eine ähnliche Ansicht vertreten und bin damals ganz schön abgeblitzt!

Meiner Meinung nach entstehen solche grossen Gasplaneten zusammen mit dem Stern in der Staubscheibe bevorzugt in einer engen Umlaufbahn, da dort die Dichte am grössten ist. Wenn sie dann durch die hohen Temperaturen einen Teil ihrer Masse verloren haben und dadurch ihre Gravitation nachlässt, driften sie weiter nach aussen, bis bei abnehmender Temperatur der Massenverlust gestoppt wird.

Jetzt scheint es doch neue Theorien zu Planetenentstehung zu geben!

Gruss, Delta3.
 

Orbit

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DELTA
Deine Überlegung ist nach wie vor falsch. Die sich ändernde Masse eines Satelliten hat auf seine Gravitationsbeschleunigung und somit auch auf seine Umlaufbahn keine Auswirkung. Das hat bereits Galileo in seinem Fallgesetz festgeschrieben, mit dem er Aristoteles' Vorstellung widerlegte, die offenbar immer noch in Deinem Hinterkopf eingenistet ist. In der entsprechenden Gleichung
a = GM/R^2
kommt nur die Masse M des Zentralkörpers vor.

Orbit
 

Bynaus

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Planeten entstehen nicht in engen Umlaufbahnen. Auf engen Umlaufbahnen hat es gar nicht genügend Masse, um einen Gasriesen zu formen! Die Masse in Staubscheiben (durch Beobachtungen bestätigt) liegt vor allem aussen - die Dichte nimmt zwar ab, aber der Raum, über den die Masse verteilt ist, nimmt deutlich schneller zu als die Dichte abnimmt - deshalb ist die meiste Masse einer Gas- und Staubscheibe jenseits von ~5 AU (bei einem sonnenähnlichen Stern) zu finden.

Um einen Gasriesen zu formen, muss zudem die Planetenbildung sehr schnell gehen - dann, wenn das Gas noch da ist (nach 5 bis max 10 Mio Jahren ist es verschwunden)! Das geht nur, wenn Eis eine Rolle bei der Planetenbildung spielt - es beschleunigt die Akkretion von "Kernen", die sich dann gerade noch schnell genug bilden, um sich eine dichte Gashülle anzueignen. Eis gibt es jedoch nur jenseits der Schneelinie (im solaren Nebel - jenseits von 3.5 AU).

Ein Planet kann auch nicht durch den eigenen Massenverlust "nach aussen driften". Oder driftet die ISS nach oben davon, wenn das Shuttle abdockt? Du hast da quasi eine aristotelsche Gravitationsvorstellung (gemäss der schwerer Objekte schneller fallen).

Im Abstract schlagen sie einen ganz anderen Mechanismus vor: der Planet wird aussen gebildet, nähert sich dem Stern durch Migration, bis durch die Wirkung von Gezeiten die Annäherung beschleunigt wird. Nun setzt der Massenverlust ein, der aber der Gezeitenbremsung entgegenwirken soll (mir ist noch nicht klar, wie), so dass sich ein Gleichgewicht einstellt. Interessant ist, dass sie sagen, der Planet habe schon einige Erdmassen an schweren Elementen verloren. Da er selbst nur einige Erdmassen schwer ist, heisst das, er wird über kurz oder lang verschwinden. Was mich dann zur Frage bringt - gab es auch bei uns mal eine Super-Erde nahe am Stern?

Es gibt allerdings schon so was wie eine "Verdampfungs-Lücke". Im Bereich zwischen 0 und 0.035 AU gibt es keine Planeten, die weniger als ca. 1.2 Jupitermassen haben (aber es gibt dafür einige "Supererden" in diesem Bereich). Das wurde auch schon so interpretiert, dass Planeten mit geringeren Massen eine zu wenig starke Gravitation haben, um ihr Gas festzuhalten, und auf den Kern zusammenschrumpfen.

Ihr seht die Lücke hier: http://www.exoplanet.eu/catalog-RV.php?mdAff=diag#tc
0 bis 0.1 für Semi-Major-Axis und 0 bis 2 für Masse eingeben. Zwischen 0 und 0.02 AU gibt es tatsächlich NUR heisse Supererden mit ca 6 Erdmassen. Wobei man sich das jetzt im Detail genau anschauen würde, z.T. kann das auch damit zu tun haben, dass das Planeten von Roten Zwergsternen sind, und diese Systeme sind ohnehin kompakter. Aber die oben angesprochene Lücke ist deutlich sichtbar.
 

Sissy

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Hi Delta,

Guck mal hier: Nizza-Modell

Da wird die Entstehung/Migration von Gasriesen beschrieben. Was in unserem Sonnensystem funzt, sollte auch woanderst funzen...

Grüße
Sissy
 

DELTA3

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Hallo Bynaus,

danke für die ausführliche Erklärung.
Planeten entstehen nicht in engen Umlaufbahnen. Auf engen Umlaufbahnen hat es gar nicht genügend Masse, um einen Gasriesen zu formen!

Das wusste ich nicht. Ich dachte bisher immer, dass die Zusammensetzung der Gas- und Staubscheibe überall gleich ist, da sie sich ja aus einer Wolke gebildet hat, und dass deshalb die Bedingungen zur Planetenbildung überall gleich sind. Mn lernt eben nie aus!

Ein Planet kann auch nicht durch den eigenen Massenverlust "nach aussen driften". Oder driftet die ISS nach oben davon, wenn das Shuttle abdockt? Du hast da quasi eine aristotelsche Gravitationsvorstellung (gemäss der schwerer Objekte schneller fallen).

Das habe ich in einem späteren Beitrag ja bereits eingeräumt, dass diese Vorstellung falsch war.

Ich hatte dann angenommen, dass der Planet durch Gezeitenwirkung beschleunigt wird, wie das ja auch bei unserem Mond der Fall ist, der sich ja immer weiter von der Erde entfernt, weil sich die Erde schneller dreht, als der Mond umläuft.

Im Abstract schlagen sie einen ganz anderen Mechanismus vor: der Planet wird aussen gebildet, nähert sich dem Stern durch Migration, bis durch die Wirkung von Gezeiten die Annäherung beschleunigt wird. Nun setzt der Massenverlust ein, der aber der Gezeitenbremsung entgegenwirken soll (mir ist noch nicht klar, wie), so dass sich ein Gleichgewicht einstellt.

Das ist mir auch nicht klar. Durch Gezeitenwirkung kann er doch nur abgebremst werden, wenn der Stern nicht rotiert oder langsamer rotiert, als der Planet umläuft. Wenn der Stern schneller rotiert, müsste der Planet beschleunigt werden (siehe Erde-Mond System).

Gruss, Delta3.
 

DELTA3

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Hi Sissy,

Da wird die Entstehung/Migration von Gasriesen beschrieben. Was in unserem Sonnensystem funzt, sollte auch woanderst funzen...
Bei dem Nizza-Modell verstehe ich nur 'Bahnhof'. Ich kann die vielen Abkürzungen nicht zuordnen. Es scheint sich um die Migration der äusseren Gasplaneten in unserem Sonnensystem zu handeln, die offenbar nach Aussen gedriftet sind, wobei Uranus und Neptun sogar die Bahnen 'getauscht' haben.

Hier geht es aber um das innere Planetensystem, wobei man offenbar jetzt annimmt, dass die Gesteinsplaneten, was ich schon seit längerem vermute, aus Gasriesen oder Hot Jupiters entstanden sind, deren Gashülle durch die Hitze des nahen Zentralsterns 'verbraten' worden ist, so dass nur der feste Kern übrig geblieben ist.

Ausserdem 'spinne' ich weiter, dass diese Planeten im Lauf der Entwicklung des Systems durch Gezeitenwirkung nach aussen gedriftet sind (unter der Voraussetzung, dass der Stern schneller rotiert, als der Planet umläuft).

Da ich nicht weiss, wie stark die Gezeitenwirkung sein kann, die ja von der Grösse und Rotation des Sterns und dem Abstand des Planeten abhängt, würde mich interessieren, ob so ein Modell denkbar wäre, wobei noch offen bleibt, wie ein Planet in eine so enge Umlaufbahn gelangen kann.

Gruss, Delta3.
 

Sissy

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Hi Delta,

ich vermute, Du hast die Vorstellung, daß der Masseverlust von Gasriesen dicht bei ihrem Stern (Verdampfen ihrer Atmosphäre) prinzipiell was mit der Migration zu tun hat. Dem ist aber nicht so.

Hier ein Link, ohne Abkürzungen...


Hier geht es aber um das innere Planetensystem, wobei man offenbar jetzt annimmt, dass die Gesteinsplaneten, was ich schon seit längerem vermute, aus Gasriesen oder Hot Jupiters entstanden sind, deren Gashülle durch die Hitze des nahen Zentralsterns 'verbraten' worden ist, so dass nur der feste Kern übrig geblieben ist.

Hab ich das richtig verstanden - Merkur, Venus, Erde und Mars sind nach Deiner Theorie die Kerne von Hot Jpiters, deren Atmosphäre jeweils komplett weggepustet wurde und die sich dann allesamt nach außen begeben haben auf die Umlaufbahnen, die sie heute haben???

Ein System mit 8 Gasrießen kommt mir sehr unrealistisch vor. Wo ist denn dann der Drehimpuls geblieben, wenn die Gesteinsplaneten Kerne von Jupiters waren???

Grüße
Sissy
 

DELTA3

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Hi Sissy,
ich vermute, Du hast die Vorstellung, daß der Masseverlust von Gasriesen dicht bei ihrem Stern (Verdampfen ihrer Atmosphäre) prinzipiell was mit der Migration zu tun hat.

Nein, diese Vorstellung habe ich nicht!
Das habe ich in einem späteren Beitrag ja bereits eingeräumt, dass diese Vorstellung falsch war.
Wenn man hier mal etwas falsches von sich gegeben hat, dann wird einem das wohl noch bis in alle Ewigkeit nachhängen, obwohl man den Fehler erkannt und auch zugegeben hat.

Hab ich das richtig verstanden - Merkur, Venus, Erde und Mars sind nach Deiner Theorie die Kerne von Hot Jpiters, deren Atmosphäre jeweils komplett weggepustet wurde und die sich dann allesamt nach außen begeben haben auf die Umlaufbahnen, die sie heute haben???

Da hast du mich falsch verstanden.
Hier geht es aber um das innere Planetensystem
Damit meinte ich nicht unser Sonnensystem, sondern Planetensysteme, in denen Hot Jupiters, Gasplaneten und Gesteinsplaneten in engen Umlaufbahnen (mit Umlaufperioden von einigen Tagen) um ihren Stern kreisen, um die es in diesem Artikel geht, den wir hier diskutieren.

Ich wollte nur wissen, ob ich total falsch liege mit der Vermutung, dass diese Planeten (unabhängig von ihrem Masseverlust) durch Gezeitenwirkung nach aussen driften können.

Ich hoffe, mich nun unmissverständlich ausgedrückt zu haben!

Gruss, Delta3.
 

Bynaus

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Das wusste ich nicht. Ich dachte bisher immer, dass die Zusammensetzung der Gas- und Staubscheibe überall gleich ist, da sie sich ja aus einer Wolke gebildet hat, und dass deshalb die Bedingungen zur Planetenbildung überall gleich sind. Mn lernt eben nie aus!

Die Zusammensetzung der Feststoffe im Nebel wird durch die vorherrschenden Temperaturen bestimmt. Abgesehen davon ist die Zusammensetzung recht ähnlich.

Es geht aber hier nicht um die Zusammensetzung, sondern darum, dass ein Planet auf einer engen Bahn, eben weil diese Bahn so eng und damit kurz ist, nur sehr wenig Material zur Verfügung hat, verglichen mit einem Planeten auf einer weiten Bahn. Zwar nimmt die Dichte der Scheibe nach aussen hin ab, aber eben nicht schnell genug, um den ersten Effekt aufzuwiegen.

Ich hatte dann angenommen, dass der Planet durch Gezeitenwirkung beschleunigt wird, wie das ja auch bei unserem Mond der Fall ist, der sich ja immer weiter von der Erde entfernt, weil sich die Erde schneller dreht, als der Mond umläuft.

Es kommt natürlich darauf an, wie schnell der Stern dreht und wie nahe der Planet ist. Jenseits des "sonnensynchronen" Orbits (analog zum geosynchronen Orbit bei der Erde) wird ein Himmelskörper von den Gezeiten beschleunigt, darunter gebremst. Bei der Sonne heisst das: jeder Planet, der sie schneller als in 26 Tagen umkreist, wird von ihr durch die Gezeitenwirkung gebremst.

Das ist mir auch nicht klar. Durch Gezeitenwirkung kann er doch nur abgebremst werden, wenn der Stern nicht rotiert oder langsamer rotiert, als der Planet umläuft. Wenn der Stern schneller rotiert, müsste der Planet beschleunigt werden (siehe Erde-Mond System).

Das muss mit Details zu tun haben, die wir nicht vollständig verstehen. Diese Leute sind Experten, sie wissen schon, warum sie sagen, was sie sagen. Vielleicht gibts dann mal ein Preprint auf Arxiv zum Thema (regelmässig nach Brian Jackson suchen sollte zum Ziel führen), wo man dann nachvollziehen kann, wie sie darauf kommen.

wobei man offenbar jetzt annimmt, dass die Gesteinsplaneten, was ich schon seit längerem vermute, aus Gasriesen oder Hot Jupiters entstanden sind, deren Gashülle durch die Hitze des nahen Zentralsterns 'verbraten' worden ist, so dass nur der feste Kern übrig geblieben ist.

Nein! "Man" nimmt nichts derartiges an, das hast du falsch verstanden. Bloss für Corot-7-b ist das eine mögliche Lösung, weil er seinem Stern wirklich sehr nahe kommt und damit extrem heiss ist. Ein Gasriese in Entfernung der Erde oder des Merkurs (oder auch der 26-Tage-Umlaufbahn, ab der der Planet nach aussen wandern muss) wäre niemals heiss genug, um seine Atmosphäre zu verlieren.

Zudem, die Gezeitenbeschleunigung geht mit der vierten Potenz zur Entfernung (IIRC), dh, die Erde wird zur Zeit praktisch gar nicht mehr von der Sonne nach aussen beschleunigt - eine Extrapolation in die Vergangenheit würde zeigen dass vor 4.5 Mrd Jahren, als die Sonne entstand, die Erde nicht viel näher an der Sonne war als heute.
 

DELTA3

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Hallo Bynaus,

Nein! "Man" nimmt nichts derartiges an, das hast du falsch verstanden. Bloss für Corot-7-b ist das eine mögliche Lösung, weil er seinem Stern wirklich sehr nahe kommt und damit extrem heiss ist. Ein Gasriese in Entfernung der Erde oder des Merkurs (oder auch der 26-Tage-Umlaufbahn, ab der der Planet nach aussen wandern muss) wäre niemals heiss genug, um seine Atmosphäre zu verlieren.

Zitat aus dem Artikel "Most Earthlike Planet..."

He suggests that similar processes likely have influenced many other exoplanets that lie close to their stars. In fact, several recent studies suggest that many hot Jupiters have undergone similar mass loss and tidal evolution, perhaps leaving behind remnant cores similar to CoRoT-7b.

Sorry, habe ich das falsch interpretiert?

Gruss, Delta3.
 

Bynaus

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Sorry, habe ich das falsch interpretiert?

Vielleicht habe ich dich falsch verstanden. Man geht keineswegs davon aus, dass ALLE Gesteinsplaneten (damit auch die Erde) einst die Kerne von jupitergrossen Planeten waren. Dass es aber noch mehr solche Planeten geben muss wie Corot-7-b (wenn es denn bei diesem so gewesen wäre), ist unstrittig (ich räume ein, dass man das, was ich im letzten Post geschrieben habe, auch so interpretieren kann, dass meiner Meinung nach Corot-7-b der einzige Planet im Universum sei, für den das gegeben ist - ich meinte aber lediglich, dass man von einem Felsplaneten nicht auf alle - einschliesslich jener im Sonnensystem - schliessen kann).

Ich hatte übrigens nicht realisiert, dass du die Vorstellung der Migration alleine durch Massenverlust aufgegeben hattest, deshalb hab ich das nochmals erklärt. Dass du es im Zitat unkommentiert stehen gelassen hast, war schon etwas irreführend - schliesslich kannst du nicht davon ausgehen, dass alle Leser in diesem Thread auch den anderen Thread gelesen haben. Aber so dramatisch ist das nun auch wieder nicht. :)
 

DELTA3

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Hallo Bynaus,

Man geht keineswegs davon aus, dass ALLE Gesteinsplaneten (damit auch die Erde) einst die Kerne von jupitergrossen Planeten waren.

Das hatte ich auch nicht behauptet! Gut, ich habe die Gesteinsplaneten nicht näher spezifiziert, meinte aber natürlich die, um die es bei dem Artikel geht, den wir hier diskutieren und der auch Titel dieses Threads ist.

Ich hatte übrigens nicht realisiert, dass du die Vorstellung der Migration alleine durch Massenverlust aufgegeben hattest

Da du mich in dem anderen Thread auf meinen Fehler hingewiesen hast, nahm ich an, dass du dort auch meine Antwort mit dem Eingeständnis des Fehlers gelesen hast. Im Übrigen bin ich eben noch nicht so versiert hier im Forum, aber noch lernfähig.

Ein Gasriese in Entfernung der Erde oder des Merkurs (oder auch der 26-Tage-Umlaufbahn, ab der der Planet nach aussen wandern muss) wäre niemals heiss genug, um seine Atmosphäre zu verlieren.

Da du hier den Merkur zur Sprache gebracht hast, welche Erkenntnisse gibt es darüber, wie dieser seine Atmosphäre verloren hat? Oder hat er noch eine Atmosphäre wie z.B der Mars oder hatte er nie eine?

Gruss, Delta3.
 

Bynaus

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Das hatte ich auch nicht behauptet!

Ja, das habe mich mittlerweile auch realisiert. Lassen wir das.

Da du hier den Merkur zur Sprache gebracht hast, welche Erkenntnisse gibt es darüber, wie dieser seine Atmosphäre verloren hat? Oder hat er noch eine Atmosphäre wie z.B der Mars oder hatte er nie eine?

Heute hat er keine echte Atmosphäre (eine ultradünne Exosphäre aus Natrium und Argon, das aus den Gesteinen ausgast). Vermutlich hatte er auch einmal für eine kurze Zeit eine primoridale Atmosphäre (weil das Material, aus dem er sich gebildet hat, auch flüchtige Stoffe enthalten haben muss), aber die Sonnenstrahlung/der Sonnenwind ist bei gegebener Scherwraft zu stark, als dass der Merkur eine nennenswerte Atmosphäre halten könnte.
 

CAP

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Wenn ihr sagt
" Der Gasplanet kommt seinem Stern so nah, dass seine Atmosphäre verbrennt"
meint ihr auch "verbrennen" oder meint ihr das der Sonnenwind die Atmosphäre mit reisst?Wenn nicht, wozu wird denn verbranntes >Gas, wenn nicht zu Gas? :)
 

Bynaus

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Ich habe hoffentlich nirgends "verbrennen" geschrieben.

Es gibt fünf Prozesse, die einem Planeten die Atmosphäre entreissen können:
- Thermisches Entweichen: Temperatur kann in Teilchengeschwindigkeit ausgedrückt werden. Diese Geschwindigkeit folgt einer Verteilung, und je grösser der Anteil der Verteilung ist, der über der Fluchtgeschwindigkeit liegt, desto schneller entweicht das jeweilige Gas.
- Hydroynamisches Entweichen: Erwärmte Luftpakete steigen auf und reissen andere Teilchen mit. Mit zunehmender Höhe heizen sie sich stärker auf, bis sie schliesslich die Atmosphäre und das Schwerefeld verlassen. Wasser scheint hier förderlich zu sein, dh, je mehr Wasser eine Atmosphäre enthält, desto stärker wird der Verlust durch hydrodynamisches Entweichen sein
- Sputtering durch den Sonnenwind: wenn die Atmosphäre dem Sonnenwind ungeschützt ausgesetzt ist, können Ionen mitgerissen werden
- Verlust entlang von Magnetfeldlinien
- grosse Asteroideneinschläge
 

CAP

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Natürlich hast du nicht "verbrennen" geschrieben! :)
Ich glaube Delta benutzte das Wort "verbraten", was sich bei mir als verbrennen abspeicherte. Aber danke für den Hinweis auf die Teilchengeschwindigkeit, echt interessant, muss ich morgen mal nachrechnen und schauen ob ich drauf komme :)
Grüße
CAP
 
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