Warum ist das Sonnensystem so unordentlich?

Um den Stern Kepler-11 kreisen 6 Planeten. Bild: NASA / Tim Pyle

Astronomen stellten bei Exoplaneten-Systemen fest, dass sie im Unterschied zum Sonnensystem sehr geordnet sind: Die Planeten sind ähnlich groß und in einem regelmäßigen Abstand

Seit der Entdeckung der ersten Exoplaneten wird es erst einmal möglich, den normalen Aufbau von Multiplaneten-Systemen feststellen und mit unserem Sonnensystem vergleichen zu können. Astrophysiker um Lauren Weiss von der Université de Montréal haben mit dem Weltraumteleskop Kepler der Nasa entdeckte Planeten näher inspiziert und Messungen des Planetenradius, der Halbachsen der Ellipsen, der Helligkeit des Sterns und dessen Masse zum Vergleich benutzt. Während die Exo-Planetensysteme ziemlich geordnet erscheinen, ist das Sonnensystem eher chaotisch.

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Bislang gingen die Messungen mit einer großen Unsicherheit einher. Auf der Grundlage des California Kepler Survey (CKS) konnten die Daten für 909 Exo-Planeten, die 355 Sterne umkreisen, präzisiert werden, allerdings bleibt eine Unsicherheit bis zu 10 Prozent etwa für den Sternradius. Das Ergebnis ist, wie die Wissenschaftler im Astronomical Journal berichten, dass in einem multiplanetaren System die Planeten bestimmte Größenverhältnisse besitzen. So ist jeder Planet im Vergleich mit einer Zufallsauswahl ähnlich groß wie sein Nachbarplanet. Daher könne man aus der Größe eines Planeten auf die Größen der anderen Planeten schließen.

In Systemen mit drei und mehr Planeten sind die Abstände der Planeten regelmäßig und die Verhältnisse der Umkreisungszeiten bei benachbarten Planeten miteinander korreliert. Man kann aus dem Abstand von einem Planetenpaar auf die übrigen Abstände schließen. 93 Prozent der Planetenpaare sind mindestens 10 Hill-Sphären - die Umgebung eines Körpers, in der seine von seiner Masse abhängige Gravitationskraft wirkungsvoller ist als die eines anderen, massereichen Körpers, den er umkreist - voneinander entfernt. Normal scheint eine Entfernung von 20 Hill-Sphären zu sein. Systeme mit vier und mehr Planeten haben kleinere Abstände. Die Sternenmasse scheint nicht wirklich entscheidend für die Größe der Planeten zu sein. Normalerweise ist der äußere Planet größer als der innere. Das Größenverhältnis ist positiv mit dem Temperaturunterschied der Planeten verbunden.

Die wechselseitigen Entfernungen der Exoplaneten sind ähnlich wie die Abstände der Planeten im Sonnensystem, auch wenn, gemessen mit astronomischen Einheiten, die Abstände in den multiplanetaren Systemen kleiner sind als im Sonnensystem. Was aber auffällt, dass im Sonnensystem keine Rede davon sein kann, dass die Planeten ähnlich groß sind. Es gibt Planeten aller Größen und die Abstände zwischen den Umlaufbahnen unterscheiden sich ziemlich.

Die Kepler-Systeme sind, so vermuten die Wissenschaftler, vielleicht deswegen im Vergleich so ordentlich, weil sie seit ihrer Formation nicht gestört wurden und die Abstände der Planeten durch ihre Einflusssphären bestimmt waren, in denen sie Material aufnahmen. Die regelmäßigen Muster würden jedenfalls nicht entstehen, sagt Weiss, wenn die Größen und Abstände sich zufällig gebildet hätten.

Bislang ging man davon aus, dass sich aus der ringförmigen Scheibe aus Gas und Staub um einen Protostern die Planeten bilden, vielleicht wie bei den exoplanetaren Systemen eben in ähnlicher Größe und einem gleichmäßigen Abstand, wenn die Scheibe relativ eben ist. Warum ist das im Sonnensystem anders? Die Annahme ist, dass die Gasplaneten Jupiter und Saturn die frühe Struktur des Sonnensystems zerstört haben, wodurch sich die vier weit auseinanderliegenden terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars im inneren Bereich gebildet haben. Um die Hypothese zu prüfen, dass ein "ordentliches" Planetensystem nicht oder kaum gestört wurde, wollen die Wissenschaftler nun nach Exoplaneten in der Größe von Jupiter Ausschau halten. Weiter ließe sich auch fragen, ob die "Unordentlichkeit" des Sonnensystems möglicherweise auch etwas damit zu tun haben könnte, das mindestens auf einem Planeten Leben entstanden ist. (Florian Rötzer)

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