Die gängigsten Modelle, die die Entstehung des Sonnensystems erklären, implizieren, dass solche Systeme im Universum ziemlich häufig sind. Mit anderen Worten, unser Haus ist ein ziemlich gewöhnlicher Ort. Aber eine aktuelle Studie, die unser Wissen über 300 der Wissenschaft bekannte Exosolarplaneten zusammenfasst, hat diese Meinung widerlegt.
Wissenschaftler um den Astrophysiker Frederic Rasio haben gezeigt, dass das Sonnensystem tatsächlich etwas Besonderes ist. Wenn die Bedingungen im jungen System nur geringfügig anders wären, hätten sich laut ihrer Studie ganz andere – katastrophale – Ereignisse darin ereignet. Zum Beispiel würden einige der Planeten in die Sonne einstürzen, während andere in den Weltraum geschleudert würden.
Mit ausgeklügelten computergestützten Modellen haben Forscher erstmals den gesamten Entstehungsprozess eines Planetensystems modelliert, von Anfang an, von der formlosen Gaswolke und dem Staub um den Mutterstern bis zum Ende das „ausgereifte“System mit einem vollständigen Satz gebildeter Planeten. Bisher war es nicht möglich, den Prozess mit so hoher Genauigkeit theoretisch zu beschreiben. Es stellte sich heraus, dass die ersten Jahre der Entstehung des Planetensystems eine sehr turbulente Zeit voller katastrophaler Ereignisse waren. Und dass, wenn die Bedingungen nur ein wenig anders wären, nichts wie das Sonnensystem erschienen wäre.
Bevor in den 1990er Jahren die ersten extrasolaren Planeten entdeckt wurden, war unser System das einzige, das Wissenschaftlern bekannt war. Dies reduzierte die Möglichkeiten zur Modellierung der Entstehungsprozesse von Planetensystemen erheblich, und die Wissenschaftler hatten formal keinen Grund, dies nicht als Seltenheit im Universum zu betrachten. Heute kennen wir auch solche Systeme, die unserem ähnlich sind („Planet like ours“), und sich komplett von ihm unterscheiden („Exotic exoplanet“).
„Die Umlaufbahnen entfernter Planeten“, sagt Frederic Racio, „sind oft länglich und nicht annähernd kreisförmig wie unsere. Die Planeten selbst befinden sich in äußerst ungünstigen Bedingungen. Viele Gasriesen wie Jupiter sind ihrem Stern so nahe, dass sie innerhalb weniger Tage eine komplette Umdrehung machen. Die moderne Astronomie braucht also einfach klare Vorstellungen über den Entstehungsprozess von Planetensystemen unter Berücksichtigung dieser ungewöhnlichen Möglichkeiten.“
Racios Gruppe nutzte den gesamten Datensatz zu Exoplaneten, der in den letzten 15 Jahren entdeckt wurde. Die Aufgabe, vor der sie standen, war nicht einfach, weil es notwendig war, den gesamten Weg von Gas und Staub zu einzelnen Planeten praktisch zu wiederholen, Schwerkraft und Strahlung zu berücksichtigen, aber die Wissenschaftler haben es geschafft. Natürlich konnte selbst der leistungsstärkste Supercomputer ein solches Problem nicht bewältigen, sodass einige Parameter vernachlässigt werden mussten. Beispielsweise betrachteten Wissenschaftler kleinräumige Bewegungen innerhalb einer Gaswolke als unbedeutend – aber beispielsweise Gravitationskräfte wurden mit aller möglichen Genauigkeit berücksichtigt.
Die Simulation zeigte den ganzen dramatischen Prozess der Geburt des Planetensystems. Die anfängliche Gas- und Staubscheibe, aus der die Planeten entstehen, bewirkt ihre Verschiebung zum Zentrum, zum Mutterstern. Nachdem sie sich hier zusammengedrängt haben, beginnen sie ernsthaft um das verbleibende Gas zu konkurrieren - als Ergebnis dieses Prozesses entstehen Planeten mit unterschiedlichen Massen. Wenn sich Planeten einander nähern, können sie außerdem in einer resonanten Gravitationsfalle gefangen werden, was dazu führt, dass sich ihre Umlaufbahnen schnell ausdehnen und einige von ihnen sogar aus dem System in den Weltraum geschleudert werden. Doch nach und nach löst sich der gasförmige Nebel auf – und die grandiosen Umrisse eines jungen Planetensystems erscheinen daraus.
" Eine solch turbulente Geschichte", sagt Frederic Racio, "lässt nur wenige Chancen für die Bildung eines so stabilen und erfolgreichen Systems wie der Sonne." Beispielsweise verwandelt eine zu massive Gas- und Staubscheibe den Prozess der Planetenbildung in eine echte anarchische Müllkippe, wodurch eine große Anzahl von Gasriesen auftaucht und die Umlaufbahnen der Planeten sich als sehr langgestreckt herausstellen. Im Gegenteil, eine zu kleine anfängliche Wolke wird kleine und k alte Planeten wie Neptun bilden.
Mit einem Wort, wir haben großes Glück, in einem so günstigen Umfeld zu sein! Wie glücklich wir mit unserem wunderschönen Mond sind, ohne den alles anders gewesen wäre. Lesen Sie dazu: "Unschätzbarer Begleiter".
