Alltag der Sterne - Sternstunde der
Menschheit!
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Die Kosmogonie des Sonnensystems:
Eine einmalige Fügung?
von
Hans J. Fahr
Argelander-Institut für Astronomie der
Universität Bonn
Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn
Die Milchstraße:
Eine Insel aus 100 Milliarden Sternen:
Wo entstehen die Sterne mit Planetensystemen und
Kometen ?
100 000 Lichtjahre
Sind alle Sterne heute schon da - oder entstehen neue ? - Und wenn Ja! - Dann wo?
EXIT
19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr
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Leuchtendes Universum
zeigt Dichtestrukturen und
Dunkelwolken ; es sieht
nicht überall gleich aus im
All!
der Emissionsnebel M42 (OrionNebel)
im Sternbild Orion in dessen
Randgebieten auch heute noch
Sterne entstehen.
(Quelle NASA)
Strenge Homogenität bedeutet Stillstand; balanciertes Gleichgewicht !
Geschehen aber geht einher mit Inhomogenitätenbildung und Strukturevolution
in offenen thermodynamischen Systemen !
Warum kommt es zum
Wolkenkollaps?
Spielt die inter-atomare
Gravitation eine Rolle ?
Gravitativ gebundene Systeme
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Wann kollabiert eine Gaswolke?
Warum kollabieren die
Wolken
an unserem Himmel nicht?
Annahme:
Homogene
Gaswolke!
!
!!
Unsere Sonne? >>>
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!
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Wo sind
Entstehungsgebiete
für sonnenähnliche
Sterne ?
Bild 2:
Gezeigt ist die kritische Jeans-Masse Mc in Einheiten von Sonnenmassen
Temperaturkonstanz vorausgesetzt.
Die dicke Kurve dagegen nimmt Druckgleichgewicht mit der interstellaren
Umgebung an. (Quelle: Physikalisches Blatt 37 (1981) Nr. 6 )
ISMZustandsIsobare
o
Das Weltall ist überall „schwanger“!
Geburtsplätze für Sonnen!
Auch noch heute?
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Potentielle Kollapszentren am Rande einer Dunkelwolke, von Sternwinden
freigelegt. Aber
wie vollzieht sich ein Kollaps eigentlich?
Wegen Drehimpulserhaltung in einem
abgeschlossenen System führt der
Kollaps zunächst entweder
auf einen Thorus
..
oder auf eine Scheibe
Thorus bei unzureichendem
Drehimpulstransport
Bild 8:
Struktur einer kollabierenden Gaswolke von 10 Sonnenmassen nach 7074 Jahren, gesehen von der Kante der sich im Innern bildenden Scheibe
(nach in 1995).
Im Zentrum hat sich eine Masse von 2.7 M☉ geformt.
Die Pfeile bezeichnen die lokalen hydrodynamischen e zu sehen.
Viskose Scheibe bei effizientem
Drehimpulstransport
Bild 4:
Schematische Darstellung der Ausbildung eines Gastorus bei Erhaltung
des Drehimpulses einer kollabierenden Gaskugel. Die unteren Kurven
zeigen den geänderten Verlauf des Gravitationspotentials.
Ein rotierender Thorus fragmentiert in
mehrere
Kollaps-Zentren
Aber: Keine Scheibe - Keine Planeten - Keine Kometen!
Bildung eines Vielstern-Systems
Die viskoseBildScheibe
6:
Schematische Darstellung der Entwicklung eines
kollabierenden Gassystems
unter wirksamer Drehimpulsabgabe von der inneren
Gasansammlung (solar Kern)
an die äußere Gasscheibe (planetarer Ring).
In einer Scheibe wird Drehimpuls
von innen nach außen,
und Masse von außen nach innen
transportiert
Es entsteht ein protostellarer Kern
und eine protoplanetare Scheibe:
Letztere liefert die Saat für Planeten
und Kometen!
Szenario der Systementstehung
?
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Das Gesetz der
Scheibe 13 / 18
Das Gesetz der protoplanetaren
Scheibe und das Sonnensystem
Kometen
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Temperaturverteilung in der
protoplanetaren Scheibe
Reibungsenergie + Selbstleuchtende Scheibe!
Scheibe mit Wellen
(Morfill and Sterzik, 1991)
-3/4
Stationäre Scheibe
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Chemische Kondensationssequenz
in der protoplanetaren Scheibe
Gas-Scheibe mit einem kosmischen Abundanzengemisch
Das gesamte Periodensystem
in einer Wolke!
Kometen entstehen am
Scheibenaußenrand:
Schnee im frühen Sonnensystem!
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Seitenansicht eines entstehenden
Planetensystems
Protoplaneten
Bild 7:
Gastemperatur TGas und Staubtemperatur TKond am Innenrand des
planetaren Ringes, aufgetragen gegen dessen Abstand vom
Sonnenzentrum.
Gleichzeitig sind Kondensationslinien für bestimmte Stoffe des solaren
Urnebels angegeben.
Kometen!
Temperaturgefälle in der Scheibe und die Kondensationssequenz
Mineralische
Sublimationen/Kondensationen
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Protostellare Gasscheibe:
Wie bilden sich hier Festkörper?
wie Planeten?, oder Kometen?
?
?
?
Wie kommen die Rosinen in den Pfannkuchen ?
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Instabilität in der Protoscheibe:Safronov,
Goldreich, Ward, Weidenschilling etc.
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Staubscheibe um TW-Hydrae mit
primordialen Planeten?
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Simuliertes Sonnensystem:
Jungplaneten in resonanten Bahnen
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Ein neues Sonnensystem: Gerade
erst von ALMA entdeckt!
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Grundeigenschaften des
Sonnensystems
, prograder Umlauf
Vielleicht:
Das Geheimnis des Sonnensystems!
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Das Sonnensystem: Standard
in der Astrophysik?
Sonne =?= normaler Stern?
8 Planeten,
3 Zwergplaneten
+ tausende
Asteroiden
+ Billionen
von
19. RF-Kolloquium
/ Entstehung des
Sonnensystems / Hans
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Kometen !
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Das Sonnensystem und seine
Planeten
+?
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Das ist das Gesicht eines
Kleinplaneten
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Äußerer Aufbau des Sonnensystems
und der Edgeworth-Kuiper Gürtel
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The lunar surface as historical archive of cometary
impacts by cratering records
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Impact history of the lunar surface
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Comet Ikeya (1993a):
A Kuiper belt object seen at March 17, 1993 with magnitude 4.4
Different families of Comets
• A: The Jupiter family: P smaller 20 years
• Mean lifetime: 450000 years with 7 % suncaptured and 90 % escapers
• B: The Halley family: P between 20 and 200
years; comets of the inner Oort disk,
• Mean lifetimes: 100 million years
• C: The long-period comets: P larger 200
years! Comets of the outer Oort cloud
• Mean lifetime: 1 billion years
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Verteilung des kometaren Umlaufssinnes: Ret/Pro
Nearly
isotropic
About 200 of those
have been
observed
prograde
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Periodenverteilung der
Oort`schen Kometen
Isotropic
Hyperbolic
orbits
Elliptic orbits
(1/a) measures the total energy
of the objects!
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Orbitale Driften der Kometen
In-ecliptic drifts
Latitudinal drifts
Inner Oort disk
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Die innere Oort-Scheibe und die
äußere Oort-Wolke
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Verteilung der Aphelien der langperiodischen
Kometen: Etwa 250 beobachtete Objekte
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Orbit perturbations by close-by stellar passages
1 Billiarde Objekte =
1 pulversisierte Jupitermasse !
= 1 Milli-Sonne!
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Motion of Solar System through the Galaxy:
Changing galactic environments and galactic
tidal forces
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Correlations with biologic mass extinctions
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Wo sind andere Exo-Planeten?
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Entstehung des Sonnensystems und der Planeten bis zur Bildung