Anna Huber

Entstehung von Planeten
W-Seminar: Astrophysik
Q11/2
Anna Huber
Frühe Erkenntnisse
Immanuel Kant (1724-1804)
Pierre-Simon de Laplace (1749-1827)
Frühe Erkenntnisse
Kant
Laplace
-Planeten sind selbstständig
wachsende Verdichtungen
aus einem Urnebel
-Planeten bilden sich aus
ablösenden Ringen der
Sonnenatmosphäre
Kant-Laplacesche-Nebularhypothese
Weitere Theorien
Chamberlin-Moulten-Theorie
-Spiralnebel wurden als Reaktionen auf einen nahen
Sternübergang an einem anderen Stern gesehen
- aus der dabei herausgerissenen Materie sollten sich dann
Planeten bilden
dualistisches
System
Weitere Theorien
Wirbelmodell
Moderne Theorie
Interstellare Materie
Entstehung massearmer Sterne
1) Instabilität und Gravitationskollaps einer Molekülwolke
-Gründe für Instabilitäten:-Stoßwellen von Supernova Explosionen
-starke Sternwinde benachbarter Riesensterne
-lokale Temperaturerniedrigungen die zu lokalen
Dichteerhöhungen führen
-Jeansche-Kriterium muss für einen Kollaps erfüllt sein:
2* Etherm + Egrav < 0
-Frei-Fall-Zeit (10 000-100 000 Jahre)
Beginn der Bildung des Protosterns
Entstehung massearmer Sterne
2) Kontraktionsphase
-Dichte und Temperatur nehmen
schlagartig zu (adiabatische Phase)
Protostern
Entstehung massearmer Sterne
3) Akkretionsphase
-Protostern wird zum Gravitationszentrum und nimmt Materie auf
-ab 10 Mio.°C setzt das Wasserstoffbrennen ein und der Protostern
wird zum Hauptreihenstern
-wenn er nicht genug Masse aufsammeln konnte wird er zum Braunen
Zwerg
Protoplanetare Scheiben
Entstehung
-Zwangsläufig bei der Kontraktion der Ausgangswolke, da
Drehimpuls abgegeben werden muss
-Abflachung durch die Zentrifugalkraft
Protoplanetare Scheiben
Entwicklung
-Existenz: zwischen 2 und 10 Mio. Jahren
-im Laufe der Zeit immer weiteres ausdünnen,
durch Akkretion oder Photoevaporation
Protoplanetare Scheiben
Beobachtung
-erste Beobachtung 1994 mit dem Hubble Teleskop im Orionnebel
-Einsetzen von Sternkoronographen
Planetenentstehung
1) Kondensationsphase
-Vorgang in der "Staubphotosphäre" bei ca. 3500-2000K
-Atome stoßen zusammen
es bilden sich Cluster
wachsen weiter zu Nanopartikeln
Atome verbinden sich
-Staub bewegt sich je nach Größe in der Gasscheibe und bildet
teilweise durch Staubsedimentation eine Subscheibe
Planetenentstehung
2) Koagulationssphase
= Aneinanderhaften kleiner Festkörperpartikel als Folge eines
unelastischen Stoßes. Dabei müssen im Moment des Stoßes zwischen
den Partikeln Anziehungskräfte ( wie z.B. Van-der-Waals Kräfte) wirken.
so genanntes „hit-and-stick“-Wachstum
3) Agglomerationssphase
= die allmähliche Vergrößerung eines Partikels durch Anlagerung weiterer Partikel
so genanntes „run-away“-Wachstum
Planetenentstehung
4) Akkretionssphase
-ab einer bestimmten Größe
der Planetesimale setzt die
Eigengravitation ein
Planeten sammeln mehr Materie auf
-innerhalb von 10 000 bis 100 000 Jahren
entstehen so aus Protoplaneten
richtige Planeten
-am Ende bleibt nur ein Planet in jedem Scheibenbereich übrig
Planetenentstehung
5) Entstehung von Gasriesen
-in den äußeren Regionen der Scheibe ist mehr Staub und v.a. Eis vorhanden,
deshalb wachsen sie schneller und größer
-ab einer Masse von ca. 10 Erdmassen ist die Gravitation so stark, dass auch immer
mehr Gas aufgesammelt werden kann = "core-accretion"
Planetenentstehung
6) Konsolidierungsphase bei Gesteinsplaneten
-setzt ein nachdem die eigentlich fertig gebildeten Planeten ihre
hydrodynamische Gleichgewichtsfigur (Kugel bzw. Rotationsellipsoid)
eingegangen sind
-bezeichnet das Aufschmelzen des Körpers und die darauf folgende
stoffliche Differenzierung ( Ausbildung eines Eisen-Nickel Kerns)
Planetare Migration
Problem: man fand einige "hot jupiters“ (z.B. 51 Pegasi b besitzt eine große
Bahnhalbachse von nur 0.05 AE)
Lösung: die Planetare Migration, die besonders in der Frühgeschichte eines
Systems auftritt
Definition: Die zeitliche Entwicklung der Bahn eines Planeten, die sich durch
Störungen aus der Umgebung ergibt.(Ausgenommen Ereignisse wie z.B.
Kollisionen)
Planetare Migration
Typ1 : Migration in der Gasscheibe, massearmer Protoplanet
(Marsgröße - 0.1 Jupitermasse)
->Austausch des Bahndrehimpulses mit der Gasscheibe
Typ2: Migration in der Gasscheibe, massereicher Protoplanet
(mind.10 Erdmassen)
->Bewegung in einer Lücke der Gasscheibe
Typ 3: Wechselwirkung mit einer Trümmerscheibe
->Impulsaustausch mit einem Trümmerteil
Planeten können auch ganz aus dem System geworfen werden
(sog. "free floaters“)
Aktuelle Forschung
Beobachtungen
Modelle und Rechnungen
Experimente
Aktuelle Forschung
Experimentelle Untersuchung der Koagulationsphase
Quellen
-Kosmogonie von Planetensystemen
Autor: Mathias Scholz
Verlag: epubli
Jahr: 2012
-www.nasa.gov
-www.eso.org
Danke,
für eure Aufmerksamkeit !