SONNENSYSTEM
In unserer Galaxie eine Seltenheit?
von Stefan Deiters
astronews.com
14. August 2008

Lange Zeit haben Astronomen angenommen, dass unser Sonnensystem eigentlich nichts Besonders in der Milchstraße ist. Doch jetzt wirft eine neue Untersuchung ein anderes Licht auf unsere Heimat im All: Nach umfangreichen Computersimulationen und der Analyse der Daten von rund 300 Exoplaneten zeichnet sich ab, dass unser System alles andere als "normal" ist.

Unser Sonnensystem: Alles andere als "normal"? Bild: NASA / JPL

Die neue, in der vergangenen Woche in der Fachzeitschrift Science veröffentlichte, Studie zeigt, dass bei nur leicht veränderten Bedingungen, die Gegebenheiten im Sonnensystem deutlich ungemütlicher gewesen wären als wir sie kennen: So hätten Planeten in die Sonne geschleudert oder auf nimmer Wiedersehen ins All katapultiert werden können.

Die Astronomen der amerikanischen Northwestern University haben in aufwendigen Computersimulationen die Entstehung von Planetensystemen von einer einfachen Scheibe aus Staub und Gas bis hin zu einem fertigen Sonnensystem verfolgt und damit erstmals ein komplettes Bild der Entstehung von Planetensystemen am Computer gewinnen können. Simulationen wie diese sind extrem rechenintensiv, so dass bislang immer nur Teilaspekte der Bildung eines Planetensystems studiert werden konnten.

Die Astronomen haben mehr als 100 verschiedene Simulationen durchgeführt und dabei festgestellt, dass es in einem "durchschnittlichen" Sonnensystem sehr turbulent zugeht. Damit ein Sonnensystem wie unseres entstehen kann, müssen die Bedingungen hingegen sehr genau gewählt werden. Die Ergebnisse der Simulationen decken sich mit den Beobachtungen von extrasolaren Planeten.

"Die Bahnen der Exoplaneten sind sehr langgestreckt und alles andere als schön und kreisförmig", so Frederic A. Rasio, Professor für Physik und Astronomie am Weinberg College of Art and Science der Northwestern University. "Viele Riesenplaneten, die dem Jupiter ähneln, befinden sich so dicht an ihrem Zentralstern, dass sie nur Tage für eine Umrundung benötigen. Deswegen brauchten wir eine Art Neubeginn, um die große Vielfalt von Planetensystemen zu erklären, die wir beobachten."

Das Team um Rasio musste vor Start der Simulationen zunächst einmal entscheiden, welche Aspekte eigentlich für die Entstehung und Entwicklung eines Planetensystems von Bedeutung sind und welche weggelassen werden können ohne das Ergebnis zu sehr zu verfälschen. Auf diese Weise gelang es den Forschern ein Computermodell zu entwickeln, das zwar immer noch sehr komplex ist, auf modernen Großrechnern aber schnell genug läuft, um viele verschiedene Modelle durchrechnen zu können.

Die Ergebnisse der Simulationen deuten darauf hin, dass der Anfang eines "normalen" Sonnensystems ausgesprochen dramatisch ist. Die Scheibe aus Gas und Staub, aus der die Planeten entstehen, sorgt in der Regel auch dafür, dass diese in unmittelbare Nähe des Zentralsterns gedrückt und manchmal sogar verschluckt werden. Hier gibt es einen regelrechten und oft chaotischen Wettbewerb um das zur Verfügung stehende Material. Dabei kann es passieren, dass sich Planeten regelmäßig nahekommen, in langgezogene Orbits gezwungen oder gar ganz aus dem System geschleudert werden.

"So eine turbulente Entstehungsgeschichte würde kaum zu einem so ruhigen Sonnensystem führen wie wir es kennen", so Rasio. "Und unsere Simulationen zeigen genau das: Damit ein System wie unseres entsteht, müssen die Bedingungen genau passen." Ist die Staubscheibe etwa zu dick, entstehen riesige "heiße Jupiter" auf sehr unkreisförmigen Bahnen. Ist die Scheibe zu dünn, entsteht nur ein Eisriese wie Neptun.

"Wir verstehen nun die Vorgänge bei der Entstehung eines Planetensystems deutlich besser", so Rasio, "und können damit erklären, warum wir so merkwürdige Exoplaneten beobachten. Wir haben auch gelernt, dass unser Sonnensystem etwas Besonderes ist und sogar ein wenig darüber erfahren, was es so besonders macht."