E NTSTEHUNG VON P LANETEN W-Seminar: Astrophysik Leitfach: Physik Anna Huber.
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ENTSTEHUNG VON PLANETEN
W-Seminar: Astrophysik
Leitfach: Physik
Anna Huber
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1. DEFINITION PLANET
International Astronomical Union
Planet Definition Comitee
Fazit: Ein Planet ist ein Himmelskörper, der…
-eine hydrostatisch ausgeglichene Form besitzt
-sich in einem Orbit um einen Stern befindet
-seine Umgebung frei geräumt hat
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2.1. FRÜHE ERKENNTNISSE
Kant (1724-1804) Laplace (1749-1827)
-Planeten sind selbstständig wachsende Verdichtungen aus einem Urnebel
-Planeten bilden sich aus ablösenden Ringen der Sonnenatmosphäre
Kant-Laplacesche-Nebularhypothese
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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
2.2. Weitere Theorien
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2.2. WEITERE THEORIEN
Wirbelmodell
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2.3. AUFSTELLEN EINER THEORIE
-Meteorite sind die Hauptinformanten um auf die physikalischen Bedingungen zur Zeit der Planetenentstehung zu schließen
Deduktive Methode:
-Anfangsbedingung wird postuliert-Ergebnisabfolge wird errechnet
Aktualismus:
-es wird aus dem heutigen Zustand zurückgerechnet
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3. MODERNE THEORIE
Elementhäufigkeit
WasserstoffHeliumschwere El-emente/Staub
Interstellare Materie
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3.1. ENTSTEHUNG MASSEARMER STERNE
3.1.1. 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
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3.1. ENTSTEHUNG MASSEARMER STERNE 3.1.2. Kontraktionsphase
-Wärmestau um den Kern-Dichte und Temperatur nehmen schlagartig zu (adiabatische Phase)
Protostern
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3.1. ENTSTEHUNG MASSEARMER STERNE 3.1.3. 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
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3.2. PROTOPLANETARE SCHEIBEN3.2.1. Entstehung und Entwicklung
-entstehen zwangsläufig bei der Kontraktion der Ausgangswolke, da Drehimpuls abgegeben werden muss-Abflachung durch die Zentrifugalkraft-existieren zwischen 2 und 10 Mio. Jahren-im Laufe der Zeit immer weiteres Ausdünnen durch Akkretion oder Photoevaporation
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3.2. PROTOPLANETARE SCHEIBEN3.2.2. Beobachtung
-erste Beobachtung 1994 mit dem Hubble Teleskop im Orionnebel
-Einsetzen von Sternkoronographen
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3.3. PLANETENENTSTEHUNG3.3.1. 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 :1) Epstein-Regime2) Stokes-Regime
-Staubsedimentation führt zur Bildung einer Subscheibe
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3.3. PLANETENENTSTEHUNG3.3.2. 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
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3.3. PLANETENENTSTEHUNG
3.3.3. Agglomerationssphase
= die allmähliche Vergrößerung eines Partikels durch Anlagerung weiterer Partikel
-Wachstumsgrenze bei einer Stoßgeschwindigkeit von 1m/s
so genanntes „run-away“-Wachstum
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3.3. PLANETENENTSTEHUNG3.3.4. Akkretionssphase
-ab einem Durchmesser von ca. 10 km setzt die Masseakretion der Planetesimale ein
Planeten sammeln durch ihre Eigengravitation 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
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3.3. PLANETENENTSTEHUNG
-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"
3.3.5. Entstehung von Gasriesen
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3.3. PLANETENENTSTEHUNG3.3.6. 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)
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3.4. 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)
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3.4. PLANETARE MIGRATIONTyp1 : 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“)
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4.AKTUELLE FORSCHUNG
4.1. Beobachtung protoplanetarer Scheiben
-z.B. die Scheibe um den 335 Lj entfernten, jungen Stern HD 100546-mithilfe der Very Large Telescope der ESO
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4. AKTUELLE FORSCHUNG4.2. Experimentelle Untersuchung der Koagulationsphase
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5. AUSBLICK AUF DIE ZUKUNFT
-weiterhin viele offene Fragen
-noch viel Forschungsarbeit nötig
um den komplexen Prozess der
Planetenentstehung komplett
erklären zu können
?
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QUELLEN
-http://missionscience.nasa.gov/nasascience/what_is_a_planet.html,
Stand: 14.04.2011, Aufrufdatum: 28.10.2014
-http://www.iau.org/news/pressreleases/detail/iau0601/
Stand: 07.10.2014, Aufrufdatum: 28.10.2014
-J. Bennett, M. Donahue, N. Schneider, M. Voit: Astronomie: Die kosmische Perspektive,
5., aktualisierte Auflage, Pearson Studium, 2010
-http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/ueberraschende-entscheidung- pluto-ist-kein-
planet-mehr-a-433425.html Stand: 24.08.2006, Aufrufdatum: 28.10.2014
-Dipl. Phys. M. Scholz: Astronomie und Astrophysik,Band 8: Kosmogonie von
Planetensystemen ,
epubli GmbH, 2012
-http://www.exoplaneten.de/51peg/,Stand: 14.09.2012, Aufrufdatum: 28.10.2014
-http://www.eso.org/public/germany/news/eso1310/,Stand: 28.02.2013, Aufrufdatum:
28.10.2014
-J. Blum, W. Holländer, „Staubforschung auf der Internationalen Raumstation", S.27,
Sterne und Weltraum 2 /2005
![Page 25: E NTSTEHUNG VON P LANETEN W-Seminar: Astrophysik Leitfach: Physik Anna Huber.](https://reader035.fdokument.com/reader035/viewer/2022062623/55204d8649795902118d9684/html5/thumbnails/25.jpg)
DANKE, FÜR EURE AUFMERKSAMKEIT!Habt ihr noch fragen?