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Thema: Warum ist die Sonne kein Roter Zwerg?

  1. #1
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    Standard Warum ist die Sonne kein Roter Zwerg?

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    Für einmal eine ganz einfache, kurze Frage: Soviel wir wissen, entstehen um Rote Zwerge genauso häufig Planeten wie um andere Sterne. Rote Zwerge sind gewaltig in der Überzahl: rund 80% aller Sterne sind Rote Zwerge (nur ~<5% sind Gelbe Zwerge wie die Sonne), und sie leben um einige Grössenordnungen länger, was, eine Evolution auf einem ihrer Planeten vorausgesetzt, die Chance, dass sich irgendwann doch noch Intelligenz und Zivilisation bildet, drastisch erhöht - warum also kreist die Erde ausgerechnet um einen - vergleichsweise seltenen und kurzlebigen - gelben Stern?

    Wenn wir annehmen, dass wir "typisch" sind (was eine vernünftige Annahme ist), dann sollte die Mehrzahl der Zivilisationen im Universum ebenfalls um Gelbe Zwerge kreisen - was macht die Roten Zwerge denn so extrem unwohnlich?
    Geändert von Bynaus (09.06.2008 um 12:12 Uhr)
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  2. #2
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    Hallo Bynaus,

    aus meiner Sicht erscheint mir Deine Frage: ‚warum unsere Sonne kein roter Zwerg ist‘, im Vergleich zu den ganzen anderen Zufällen des anthropischen Prinzips, eine Überbewertung dieser Einzelbeobachtung darzustellen.

    Die daraus gezogene Schlußfolgerung, daß mehr gelbe Zwerge Planeten mit Leben beherbergen als rote Zwerge, halte ich mit den bisher existierenden Daten für nicht ausreichend belegt.

    Da würde ich schon eher für möglich halten, daß die Entwicklung der Metallizität dem Vorteil des größeren Durchschnittsalters entgegen wirkt und somit nur noch ein Faktor < 10 als Vorzug für die roten Zwerge übrig bleibt.

    Das beobachtbare Verhältnis gelbe Zwerge/rote Zwerge ist durch das hohe Durchschnittsalter der existierenden Sterne ‚künstlich‘ niedrig. Ebenso scheidet, zumindest nach unserem Verständnis der Bedeutung der Metallizität, die Mehrheit der existierenden roten Zwerge als Lebenshort aus.

    Herzliche Grüße

    MAC

    PS Wie war Euer Urlaub?

  3. #3
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    Zitat Zitat von Bynaus Beitrag anzeigen
    Wenn wir annehmen, dass wir "typisch" sind (was eine vernünftige Annahme ist), dann sollte die Mehrzahl der Zivilisationen im Universum ebenfalls um Gelbe Zwerge kreisen - was macht die Roten Zwerge denn so extrem unwohnlich?
    Unwohnlich vielleicht nicht, was mir dazu allerdings spontan einfällt ist die Tatsache, dass ein wichtiger Motor der Evolution UV-Strahlung ist.
    Möglicherweise besteht zwischen unserer Atmosphäre und der von der Sonne ausgesandten elektromagnetischen Strahlung ein ausgewogenes Verhältnis, das genetische Mutationen und somit die Evolution begünstigt.

    Gruß

  4. #4
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    Hallo,

    in allen SETI-Büchern, die ich bis jetzt gelesen habe (ein knappes Dutzend), wird angegeben, dass Planeten in der habitablen Zone von M-Sternen aufgrund ihrer großen Nähe zum Mutterstern eine gebundene Rotation aufweisen. Demzufolge wäre eine Hemisphäre ständig überhitzt und die andere ständig unterkühlt. In der Übergangszone würden beständig starke Stürme wehen, was die Landbesiedlung hypothetischer Meerestiere vereiteln dürfte. Hinzu kommt, dass infolge der ständigen Überhitzung der Atmosphäre mit zugleich stattfindender hoher Verdunstungsrate der Meere ein Treibhauseffekt vergleichbar mit der Venus einsetzt, so dass nach und nach die Wasserressourcen aufgebraucht werden. Weiterhin dünnt die Atmosphäre durch den stärkeren Sternenwind aus, so dass restliches Wasser auf der Tagseite infolge des geringen Atmosphärendrucks sublimiert, während es sich auf der Nachtseite als Eis niederschlägt. Alles in allem also sehr ungünstige Bedingungen für die Entstehung und Evolution von Lebewesen.

    Viele Grüße!

  5. #5
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    Kleiner Nachtrag:

    Wenn sich in der habitablen Zone des M-Sterns ein Gasriese befindet, der - analog zu unserem Jupiter - von einem Doppelpaar massereicher Monde umgeben ist, dann hätten wir möglicherweise vier Biosphären, wenn die Monde etwa Erdgröße besäßen. Auch diese Monde würden eine gebundene Rotation aufweisen - jedoch in Bezug auf den Gasriesen, so dass die Tag- und Nachtlänge mit der Rotationsperiode um den Planeten konform geht. Das sind - bezogen auf Jupiter - maximal drei Wochen. Dies wiederum dürfte für einmal entstandenes Leben keine unüberwindliche Hürde darstellen. Die klimatischen Verhältnisse wären ausreichend lange stabil, um eine Evolution hin zu Vernunftwesen zu ermöglichen. Entscheidend ist dann die Verteilung von Land und Meer sowie das Auftreten von Plattentektonik (Karbonat-Silikat-Zyklus), die den CO2-Haushalt reguliert.

    Viele Grüße!

  6. #6
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    Hallo Mahananda,

    Zitat Zitat von Mahananda
    Demzufolge wäre eine Hemisphäre ständig überhitzt und die andere ständig unterkühlt. In der Übergangszone würden beständig starke Stürme wehen,
    Auch eine gebundene Rotation schließt nicht von vornherein Leben aus. So etwas (wie Du es beschreibst) wird es wohl auch geben, aber das muß nicht die Regel sein. Siehe Venus. Es hängt davon ab wieviel Wärmekapazität die Atmosphäre und wenn vorhanden auch die Meere haben und wieviel davon in welcher Zeit wohin transportiert werden kann.

    Das Argument mit den Stürmen lese ich auch immer wieder, aber es leuchtet mir nicht wirklich ein. Auch auf der Erde gibt es diese Grenze, die Polarkreise. Klar gibt es da Stürme. Nur so wie ich das mitbekomme, sind die wesentlich sanfter als die Tropenstürme.

    Und dann noch: Auch in/unter einer Sauerstoffarmen und CO2 reichen Atmosphäre ist Leben möglich. Siehe Erdgeschichte.

    Am Ende wird noch jede Lebensform meinen, daß lebensfrohes Leben nur unter den Bedingungen existieren kann, unter denen sie gerade (zufällig) existiert.

    Herzliche Grüße

    MAC

    PS Deine Idee mit der Kombination Erd-Planet um Gasriese ist auch nicht schlecht und allemal wesentlich wahrscheinlicher als die Entstehungsgeschichte des Erde-Mond-Systems.

  7. #7
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    Die Frage hat mich jetzt derart beschäftigt, dass ich auf meiner Webseite einen Artikel dazu geschrieben habe - dabei habe ich auch eine Idee ausgeführt, die ich in einer anderen Diskussion schon mal angedeutet hatte...

    http://www.final-frontier.ch/Sonne_Rote_Zwergsterne

    Mac, natürlich hast du recht, dass eine Probe von n=1 zu klein ist, um daraus definitive Schlüsse zu ziehen. Aber es geht ja gar nicht um "definitive" Schlüsse - bis auf weiteres müssen wir uns mit n=1 abfinden, das heisst, möglicherweise sind wir exotisch, aber das ist nicht besonders wahrscheinlich. Wir wissen zumindest von einer Zivilisation, die sich um einen gelben Stern entwickelt hat, und von keiner, die sich um einen Roten Zwerg entwickelt hat.

    Die Metallizität ist doch nur eine Frage der Zeit: spätere Rote Zwerge könnten metallreich genug sein. Die typische Zivilisation bildet sich dann vielleicht einige 100 Milliarden Jahre nach dem Urknall, um irgend einen metallreichen, ruhigen Roten Zwerg, von denen es dann so enorm viele geben wird. Warum ist es ausgerechnet ein seltener, grosser Stern, praktisch "gleich" nach dem zum ersten Mal überhaupt Leben möglich ist?

    Wenn sich in der habitablen Zone des M-Sterns ein Gasriese befindet, der - analog zu unserem Jupiter - von einem Doppelpaar massereicher Monde umgeben ist, dann hätten wir möglicherweise vier Biosphären, wenn die Monde etwa Erdgröße besäßen.
    Diese Idee hat zwei Probleme: ersten dürfte die Hill-Sphäre eines Planeten in der Habitablen Zone um einen Roten Zwerg sehr klein sein, selbst wenn es sich um einen Gasriesen handelt: ein solcher Planet wird also eine sehr kleine Akkretionsscheibe haben, aus der sich Monde bilden können - zudem wären ihre Bahnen nicht besonders stabil. Zudem haben selbst in unserem eigenen Sonnensystem alle Gasriesen ein deutlich kleineres Massenverhältniss zu ihren Monden: ca. 1:10000 (mit Ausnahme von Neptun, aber Triton wurde ja vermutlich eingefangen, daher...).
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  8. #8
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    Hallo Bynaus,

    Wenn sich der Gasriese in der habitablen Zone formiert, könnte es mit der Bildung mehrerer massereicher Monde schwierig werden. Wenn er aber weiter draußen entsteht und dann nach innen wandert - so wie bei den Pegasiden vermutet -, dann könnte er seine Monde mitnehmen. Problematisch sind dann allerdings die zu erwartenden nahen Begegnungen mit inneren Planetesimals und Planeten während dieser Migration. Diese könnten die Monde leicht aus der Bahn bringen.

    Wenn die Formierung in der habitablen Zone stattfindet, haben wir möglicherweise nicht vier, sondern nur zwei oder nur einen massereichen Mond. Das Masseverhältnis der Jupitermonde zu Jupiter beträgt 1 : 4830. Das Verhältnis Erde : Jupiter ist um den Faktor 15,19 kleiner, liegt also nicht weitab vom Möglichen. Wenn man bedenkt, dass ein Großteil der Exoplaneten ein Mehrfaches der Jupitermasse in sich vereinigen und M-Sterne z.T. metallreicher als die Sonne sind, dann steht vielleicht doch genügend Baumaterial zur Verfügung, um wenigstens einen erdähnlichen Mond hinzubekommen.

    Ich denke, hier ist reichlich Raum für Spekulationen, und wenn ich mir's recht bedenke, sollten wir die Lauschantennen für SETI vermehrt auf M-Sterne ausrichten ...

    Viele Grüße!


    P.S. Dein Artikel ist spannend zu lesen, aber der letzte Abschnitt darin ("Die Zerstörung des Universums") würde eher einen eigenen Artikel abgeben. Hier wirkt er überfrachtend. Dennoch: Gute Leistung!
    Geändert von Mahananda (10.06.2008 um 14:13 Uhr) Grund: P.S. eingefügt.

  9. #9
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    Hallo Mac,

    Auch in/unter einer Sauerstoffarmen und CO2 reichen Atmosphäre ist Leben möglich. Siehe Erdgeschichte.
    Leben schon, aber auch höherentwickeltes Leben? Für die Entstehung von Leben ist Sauerstoff alles andere als förderlich. Aber wenn ein Äquivalent zur Photosynthese entstanden ist, ist es nur eine Frage der Zeit, bis sich die Atmosphäre mit Sauerstoff anreichert. Ab einem gewissen Schwellenwert (2 %) werden Lebewesen selektiert, die mit Sauerstoff produktiv umgehen können, also ein Äquivalent zu unserer Atmungskette entwickelt haben.

    Nun gibt es seit einiger Zeit Überlegungen, dass sauerstoffreiche Stützproteine (Kollagene) zur Entstehung der Eukaryonten geführt haben, die stabile Zellkolonien bilden konnten. Diese entwickelten sich später zu echten Vielzellern weiter. Bedingung dafür ist jedoch das Vorhandensein von ausreichend freiem Sauerstoff, der für Synthesezwecke zur Verfügung steht. Kurz: Ohne Sauerstoff kein höherentwickeltes Leben. Bei einem etwas anderen Chemismus könnte Chlor oder Schwefel diese Rolle für Stützproteine übernehmen. Allerdings sind dies - bezogen auf die Allgegenwart des Wassers - eher unwahrscheinliche Alternativen.

    Das Argument mit den Stürmen lese ich auch immer wieder, aber es leuchtet mir nicht wirklich ein.
    Mir eigentlich auch nicht. Gerade auf der Venus zeigt sich, dass am Boden Windstille herrscht, während sich die Stürme in den obersten Wolkenschichten austoben. Gravierender erscheint mir der Treibhauseffekt auf der Tagseite, der nach und nach zu einer Verdampfung des gesamten Wassers führen muss. Erdähnliche Monde erscheinen mir als plausible Alternative, die M-Sterne als Habitat wahrscheinlich werden lassen.

    Viele Grüße!

  10. #10
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    @Mahananda: Selbst wenn der Gasriese seine Monde mitnimmt (durchaus plausibel), die Hillsphäre ist immer noch sehr klein, so nahe am Stern. Nimm z.B. GJ 876 c - ein Gasriese von 0.6 Jupitermassen und einer Entfernung von 0.13 AU zu seinem Stern - da GJ 876 ein Roter Zwerg ist, liegt das ziemlich schön in der bewohnbaren Zone des Sterns. Die Hillsphäre ist da gerade mal 1.6 Mio km gross, die weiteste Entfernung, bei der Monde noch langfristig stabil sein können, liegt bei rund 630000 km, die gemäss der 1:10000-"Regel" zu erwartende summierte Mondmasse liegt bei 2% der Erdmasse, oder knapp 2 Erdmonde.

    http://www.planeten.ch/KdW_Exoplaneten#GJ_876_c

    P.S. Dein Artikel ist spannend zu lesen, aber der letzte Abschnitt darin ("Die Zerstörung des Universums") würde eher einen eigenen Artikel abgeben. Hier wirkt er überfrachtend. Dennoch: Gute Leistung!
    Ja, das dachte ich irgendwie auch (mit der Überfrachtung ), aber diese Überlegungen leiten sich ja direkt aus dem Roter-Zwerg-Gelber-Zwerg-Paradoxon ab, sind also eine mögliche Lösung des Paradoxons...
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