Weltall
Exoplaneten
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Erst seit 1995 wissen wir ganz sicher, dass auch andere Sterne von Planeten umkreist werden. Vor ihrer Entdeckung konnte das nur vermutet werden. Genauso gut hätte es auch sein können, dass unser Sonnensystem einen Ausnahmefall darstellt. Doch nun haben wir die Gewissheit, dass die Entstehung von Planeten ein ganz normaler Vorgang im Universum ist. In den letzten Jahren fand man mehr als 700 Exoplaneten (= Planeten, die nicht zum Sonnensystem gehören), Tendenz steigend.
Auf der Suche nach Planeten um andere Sterne gibt es ein großes Ziel: Letztendlich suchen wir nach Welten, die die gleichen Eigenschaften haben wie unser Heimatplanet. Sie sollten also einen Stern gleicher Größe und gleichen Alters wie die Sonne umkreisen, ähnlich groß sein wie die Erde und ungefähr den gleichen Abstand zu ihrem Stern haben, sodass auch dort die Oberflächentemperaturen lebensfreundlich sind. Die spannendste Frage stellt sich da ganz von selbst: Gibt es auch Leben auf diesen Planeten?
Wie findet man Exoplaneten?
Ein großes Problem bei der Suche nach Planeten bei anderen Sternen stellt die enorme Entfernung dar, die zwischen uns und der fremden Welt liegt. Selbst Sterne werden da zu winzigen Lichtpünktchen, obwohl sie doch riesige lodernde Gasbälle sind. Wie unvergleichlich winzig sind dagegen die Planeten?! Noch dazu senden sie kein eigenes Licht aus, sind also ziemlich dunkel, und werden vom gleißenden Licht ihres Heimatsterns überstrahlt. Selbst mit den größten Teleskopen auf der Erde ist es (noch) nicht möglich, einen Exoplaneten direkt zu beobachten.
Astronomen haben in den letzten Jahren dennoch Methoden gefunden, um auf die Suche nach Exoplaneten gehen zu können. Sie kennen da einige Tricks, die detailliert auf der Seite 'Exoplaneten entdecken' vorgestellt werden.
Wie Exoplaneten aussehen, wissen wir noch nicht.
In der Abbildung ist die Darstellung eines Künstlers zu sehen und wie er sich einen Exoplaneten vorstellen würde.
Auf direkten Aufnahmen sind Exoplaneten nur winzige Pünktchen, die oftmals nur ein Pixel des Fotos einnehmen.
Wir können aber anhand der Messergebnisse vieles über den Planeten herausfinden: wie groß und wie schwer er ist (daraus lässt sich schließen, ob er ein fester Gesteinsplanet oder ein Gasplanet ist).
Jeder Planet ist einzigartig!
Wie stellst du dir einen fremden exotischen Planeten vor? Zeige ihn uns! Hilfreiche Tipps dazu gibt es auf der Mach-mit-Seite.
Welchen Abstand ein Exoplanet zu seinem Stern hat (und daraus lässt sich wiederum seine Oberflächentemperatur schließen) und wie lange er braucht, um seinen Stern zu umkreisen, lässt sich messen. Wir können sogar herausfinden, ob er eine Atmosphäre hat und wie sie zusammengesetzt ist. So entsteht ein detailliertes Gesamtbild des neu entdeckten Planeten, und wir können uns ungefähr vorstellen, wie er aussieht.
Wir können sogar trotz der enormen Entfernung zwischen uns und der fremden Welt erkennen, ob es dort Leben gibt. Leben verrät sich (zumindest auf der Erde) durch die spezielle Zusammensetzung der Atmosphäre mit viel Sauerstoff und Spuren von Methan, das nur bei biologischen Prozessen entsteht.
Braune Zwerge
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Es gibt eine Zwischenstufe zwischen großen selbstleuchtenden Sternen und im Vergleich dazu kleinen Gasplaneten, die zwar aus dem gleichen Baumaterial bestehen wie ein Stern, aber nicht genügend Masse besitzen, um in ihrem Inneren die Kernschmelze zu starten. Braune Zwerge scheinen weder richtige Sterne noch richtige Planeten zu sein. Sie sind nicht viel größer als Jupiter, besitzen aber sehr viel mehr Masse (ca. das 12- bis 75fache) und können, wenn sie jung sind, wie schwache Sterne leuchten, weil in ihrem Inneren eine Deuteriumfusion stattfindet. Jedoch stellen sie die Fusion bald ein und kühlen rasch ab. Dann ähneln sie eher einem Planeten als einem Stern.
Ihre Entdeckung führte dazu, dass eine ganz neue Kategorie Himmelskörper eingeführt werden musste. In den letzten 10 Jahren konnten Hunderte Braune Zwerge ausfindig gemacht werden. Die meisten von ihnen bewegen sich alleine in unserer Galaxie, einige von ihnen umkreisen aber auch Sterne. Es ist auch möglich, dass Braune Zwerge von Planeten umkreist werden.
Wie entstehen Braune Zwerge?
Dazu gibt es folgende Theorie: Zu Beginn entwickeln sie sich wie ganz normale Sterne. Das heißt in einer Molekülwolke bildet sich ein Kern heraus, der dichter ist als seine Umgebung. Überschreitet der Kern eine Mindestmasse, kommt es zum Kollaps der Wolke.
Die Schwerkraft überwiegt den nach außen gerichteten Gasdruck, die Materie stürzt ins Zentrum der Wolke und verdichtet sich. Aufgrund der gestiegenen Masse steigt auch die Gravitationskraft des Kerns, er zieht mehr Material aus der Umgebung an, Masse und Schwerkraft steigen weiter.
Das geht so lange, bis sich genügend Materie angesammelt hat, damit im Inneren des Protosterns Temperatur und Druck ausreichen, um die Kernfusion zu starten. Wasserstoffkerne verschmelzen zu Helium, und die dabei frei werdende Energie wird in Form von Strahlung nach außen abgegeben. Der junge Stern beginnt zu leuchten.
Doch so weit scheint ein Brauner Zwerg gar nicht erst zu kommen.
Sein Wachstum wird gestört oder gebremst, und so wird er die nötige Masse für den Start der Wasserstofffusion nie zusammenbekommen.
Gründe dafür kann es mehrere geben:
- vielleicht ist die Molekülwolke zu dünn oder zu klein und stellt nicht genügend Baumaterial zur Verfügung
- vielleicht enstehen ganz in der Nähe weitere Sterne, die sich gegenseitig die Gase vor der Nase wegschnappen
- vielleicht entstand in der Nähe ein weiterer, aber viel größerer Stern, der den kleinen jungen Protostern gravitativ beeinflusst und ihn aus seiner ursprünglichen Umgebung herausschleudert
Der anfängliche Stern stellt also sein Wachstum ein. Nach ein bis zehn Millionen Jahren ist zumindest genügend Masse und demnach im Inneren genug Druck und Temperatur erreicht, um zumindest eine Deuteriumfusion zu starten (Deuterium ist ein Isotop des Wasserstoff und wird auch Schwerer Wasserstoff genannt. Deuterium entstand ebenfalls beim Urknall).
Nach etwa 100 Millionen Jahren ist der Vorrat an Deuterium bereits aufgebraucht, die Fusion kommt zum Erliegen.
Der leuchtschwache Sternenzwerg kühlt nun allmählich ab und wird dabei immer schwächer. Jetzt ähnelt er weniger einem Stern als vielmehr einem großen Gasplaneten. Dabei kann der Braune Zwerg aber auch eigene Planeten besitzen, die ihn umkreisen.
Häufig trifft man aber auch auf Braune Zwerge, die selbst einen Stern umkreisen. Dass es sich hierbei eben nicht um einen Planeten handelt, verrät uns die ungewöhnlich große Masse des Objektes.
Braune Zwerge gibt es möglicherweise 'wie Sand am Meer', aber weil sie so schwach leuchten, sind sie nur schwer auszumachen. Seit aber die Suche nach Exoplaneten aufgenommen wurde, werden zugleich auch immer mehr Braune Zwerge entdeckt. Die Planetenforscher müssen aufpassen, dass sie auch wirklich einen Planeten vor sich haben.
Erst wenn die Masse des neu entdeckten Objektes bestimmt ist, lässt sich entscheiden, ob es nun ein Planet oder ein Brauner Zwerg ist. Bei der Suche nach Exoplaneten erhöht sich also die Zahl der uns bekannten Braunen Zwerge ständig, sodass die Umstände ihrer Entstehung endlich besser erforscht werden können.
