Dienstag, 3. Juni 2014

Neue Planetenklasse: Astronomen entdecken eigentlich für unmöglich gehaltene Mega-Erde


Künstlerische Darstellung der sogenannten Mega-Erde "Kepler-10c". | Copyright: David A. Aguilar (CfA)

Cambridge (USA) - Astronomen des Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) haben die Entdeckung einer neuen Klasse von Planeten bekanntgegeben, die es nach bisherigen Vorstellungen über die Planetenentstehung eigentlich gar nicht geben sollte. Es handelt sich um einen Felsplaneten mit der 17fachen Masse der Erde. Bisherige Theorien gingen eigentlich davon aus, dass derartige Welten gar nicht entstehen können, da eine derart große Planetenmasse beim Anwachsen zugleich auch Wasserstoffgas anziehen und so zu einem jupiterartigen Gasriesen werden würde. Der nun entdeckte Planet ist jedoch fest und deutlich größer als die bislang entdeckten "Super-Erden" (Felsplaneten von der bis zu 10-15fachen Erdmasse). Es handelt sich demnach also um eine "Mega-Erde".

"Wir waren selbst erstaunt als wir merkten, was wir das entdeckt haben" kommentiert Xavier Dumusque die Entdeckung. "Das ist der Godzilla aller erdartigen Planeten", fügt Dimitar Sasselov von der "Harvard Origins of Life Initiative" hinzu. "Doch im Gegensatz zum Filmmonster hat Kepler-10c positive Implikationen für das Leben."


Wie die Forscher auf dem Jahrestreffen der American Astronomical Society (AAS) berichten, umkreist die Mega-Erde den 560 Lichtjahre von der Erde entfernten, im Sternbild Draco (Drache) gelegenen sonnenähnlichen Stern "Kepler-10" einmal alle 45 Tage. In dem System um Kepler-10 finden sich noch drei weitere Planeten. Hierbei handelt es sich um sogenannte "Lava-Welten" mit dreifacher Erdmasse und einem unglaublich schnellen Umlauf alle 20 Stunden.


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Während erste Untersuchungen des Planeten mit dem NASA-Weltraumteleskop "Kepler" zeigten, dass "Kepler-10c" einen Durchmesser von rund 28.968 Kilometern hat und damit 2,3 mal so groß ist wie die Erde, zeigten Folgebeobachtungen mit dem HARPS-Instrument des Telescopio Nazionale Galileo (TNG) auf den Kanarischen Inseln, dass er etwa 17 mal so schwer ist wie die Erde - deutlich schwerer als zunächst angenommen. Somit konnte es sich also nicht um einen - wie zuvor noch vermutet - gasförmigen sogenannten Mini-Neptun handeln. Stattdessen muss der Planet eine sehr dichte Zusammensetzung aus Gestein und anderen Feststoffen besitzen.


"Kepler-10c ist so schwer, dass er wahrscheinlich immer noch seine ursprüngliche Atmosphäre besitzt. Vorausgesetzt natürlich, dass er überhaupt je eine Atmosphäre hatte", erläutert Dumusque. "Der Planet muss sich genau so gebildet haben, wie wir ihn heute noch sehen können."


Tatsächlich tun sich bisherige Theorien zur Planetenentstehung jedoch schwer damit, die Bildung derart großer Felsplaneten überhaupt zu erklären. Dennoch belegen weitere neue Beobachtungen, dass es sich bei "Kepler-10c" nicht um den einzigen seiner Art handelt, wie der CfA-Astronom Lars A. Buchhave ebenfalls auf dem AAS-Treffen unterstreicht. Buchave fand eine Übereinstimmung zwischen der Umlaufzeit eines Planeten und jener Größe, ab der ein Planet von einem felsigen zu einem gasförmigen Zustand übergeht. Diese lege nahe, dass weitere Mega-Erde entdeckt werden, sobald Planetensucher auch nach Planeten mit längeren Umlaufperioden Ausschau halten.


Die Entdeckung, dass es sich bei Kepler-10c um eine Mega-Erde handelt, habe zudem grundlegende Auswirkungen auf die Geschichte des Universums und die Möglichkeit von Leben, so die Forscher. Schließlich ist das Kepler-10-System schon rund 11 Milliarden Jahre alt. Es entstand also weniger als drei Milliarden Jahre nach dem Urknall.


Während das frühe Universum erst nur Wasserstoff und Helium enthielt, mussten schwerere Elemente wie Silizium und Eisen, aus denen Felsplaneten bestehen erst durch die erste Generation von Sternen erzeugt werden. Erst als diese Sterne selbst explodierten, verteilten sie die grundlegenden Zutaten für Felsplaneten im Raum, wo sie wiederum Teil nachfolgender Generationen von Sternen und Planeten wurden.


Dieser Prozess sollte eigentlich mehrere Milliarden Jahre benötigt haben. "Kepler-10c" zeigt nun aber, dass das Universum auch schon zu Zeiten in der Lage war, derart gewaltige Felsbrocken entstehen zu lassen, als die dafür notwendigen schweren Elemente noch eher selten waren.


"Die Entdeckung von 'Kepler-10c' zeigt uns, dass Felsplaneten schon sehr viel früher entstanden sein konnten als bislang gedacht. Und wenn Felsplaneten entstehen konnten, so könnte auch Leben entstanden sein", so Sasselov.


Die Forschungsergebnisse legen also nahe, dass Astronomen alte Sterne bei der Suche nach erdähnlichen Planeten nicht voreilig ausschließen sollten. "Und wenn alte Sterne Felsplaneten beherbergen können, dann haben wir auch eine höhere Chance, potentiell lebensfreundliche Planeten in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft zu entdecken."


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Quelle: cfa.harvard.edu
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