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Die Entstehung der Sonne sonnenähnliche Sterne entstehen beim Kollaps einer Gas- und Staubwolke (Teil einer molekularen Wolke) - wie im Adlernebel Sternentstehung Es ist noch unsicher, ob der Kollaps der molekularen Wolke, aus dem die Sonne entstanden ist, spontan war... ...oder eine Supernovaexplosion... ...oder ein Planetarischer Nebel... ...mit Schockwellen den Kollaps ausgelöst hat. Sternentstehung Hinweise für einen Auslöser (Supernova oder Planetarischer Nebel) kommen von kurzlebigen Radionukliden. Man findet diese Hinweise in Meteoriten aus dem frühen Sonnensystem. Einige dieser Radionuklide können nur in einer Supernova-Explosion entstanden sein. Xenonisotope zeugen von einer Supernova-Explosion kurz vor der Entstehung des Sonnensystems: 129Xe ist in vielen ursprünglichen Meteoriten angereichert. 129Xe wird durch den Zerfall von 129I produziert. Die Halbwertszeit beträgt 16 Millionen Jahre. 129I kann nur durch Supernovae produziert werden. Stern- und Scheibenentstehung Wir wissen, dass die meisten sonnenähnlichen Sterne Scheiben haben. Staubscheiben können auch um etwas ältere Sterne entdeckt werden. Das direkte Sternlicht wird vom gesamten Licht subtrahiert und man erhält ein Bild des Infrarotüberschusses. Diese Staubscheibe ist 8 Millionen Jahre alt. Im inneren, staubfreien Bereich haben sich vermutlich schon Planeten gebildet. Andere Sonnensysteme 1995 haben Mayor und Queloz (Obs. Genf) die erste, sichere Entdeckung eines extrasolaren Planeten publiziert. Die meisten der entdeckten extrasolaren Planeten sind Riesenplaneten, die ihre Sonne in nur sehr geringer Entfernung umkreisen. Vielleicht ist unser Sonnensystem aussergewöhnlich. Dynamische Modelle zur Planetenentstehung Drei überlappende Stufen: • Kleben und Reibung → bis 1 km (schwer erklärbar) • konstruktive Kollisionen → 1 bis 1’000 km (runaway growth) • spätere Planetenkollisionen → >1’000 km Planetenentstehung Wie von der Theorie vorhergesagt: modellierter Zeitrahmen der Akkretion der Erde (>95%) konstruktive Kollisionen (runaway growth) < 106 Jahre spätere Kollisionen ~107 - 108 Jahre % verbleibende Häufigkeit Isotope und Zeitskalen 100 Nukleosynthese in Sternen stabil langlebig 0 kurzlebig (ausgestorben) 0 Kollaps des solaren Nebels Ende des Planetenwachstums Beginn des Planetenwachstums Entstehung der Galaxie → Entstehung des Sonnensystems → Gegenwart Einige wichtige Radionuklide im frühen Sonnensystem Mutterisotop Halbwertszeit (Mio. J.) Tochterisotop 26Al 0.73 1.5 3.7 6.5 9 15.7 36 80 103 704 4468 26Mg 60Fe 53Mn 107Pd 182Hf 129I 92Nb 244Pu 146Sm 235U 238U 60Ni 53Cr 107Ag 182W 129Xe 92Zr 136Xe 142Nd 207Pb 206Pb Wie sind Erde und Mond entstanden? Blei- und Wolframisotope sagen aus, dass sich die Erde innert 107-108 Jahren gebildet hat und dass der Mond ~50 Mio. Jahre nach Beginn des Sonnensystems entstanden ist. • Der Mond besitzt helle Gebiete, • dies sind alte Hochländer. • Sie bestehenden aus Kristallen, die einst auf einem Magmaozean geschwommen sind. • Die dunklen Gebiete sind Marebasalte, welche die Mondoberfläche vor > 3 Mrd. Jahren überfluteten. • Im Falschfarbenbild sind die beiden Oberflächentypen noch deutlicher zu erkennen. Wie ist der Mond entstanden? Gemeinsame Akkretion des Mondes mit der Erde erklärt Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung und im Drehimpuls der beiden Körper nicht. Wie ist der Mond entstanden? Einfang ist vom dynamischen Standpunkt her schwer erklärbar und erklärt nicht Gemeinsamkeiten in der Isotopenzusammensetzung. Wie ist der Mond entstanden? Fission ist vom dynamischen Standpunkt her schwer erklärbar und erklärt nicht die chemischen Unterschiede Der Mond ist wahrscheinlich bei einer Kollision der Proto-Erde mit einem anderen Planeten entstanden. • Die Erde gehört zum inneren Sonnensystem. • Die Sonne ist ein Stern mittlere Masse und entstand aus einer molekularen Wolke. • Eine Supernova könnte den Kollaps der Wolke ausgelöst haben. • Die meisten Meteoriten kommen aus dem Asteroidengürtel. • Sie erhalten Produkte von kurzlebigen Radionukliden aus dem frühen Sonnensystem. • Die Planeten akkretierten aus einer Gas- und Staubscheibe. • Die Riesenplaneten bildeten sich schnell (<107 Jahre) bevor alles Gas in der Scheibe verloren ging. • Die erdähnlichen, terrestrischen Planeten bildeten sich langsamer (107-108 Jahre). • Viele der entdeckten extrasolaren Planeten sind jupiterähnlich, befinden sich aber in der “terrestrischen” Region ihres Sonnensystems. • Die Erde ist hauptsächlich durch die Kollision mit anderen Planeten entstanden. • Der Mond ist bei einem heftigen Einschlag eines anderen Planeten mit der Protoerde, ~50 Mio. Jahren nach dem Beginn des Sonnensystems, entstanden.
