Obwohl unser Sonnensystem nur eine „reguläre Erde“ enthält, sagen Astronomen voraus, dass andere Systeme „Supererden“ enthalten könnten; felsige Planeten mit der mehrfachen Masse unseres Planeten. Da rote Zwergsterne weniger Masse haben, können sie sich nicht an das leichtere Gas halten, das zu Gasriesen wird. Die verbleibenden schwereren Elemente haben Zeit, sehr massive terrestrische Planeten zu bilden.
Eine neue Erklärung für die Bildung von „Supererden“ legt nahe, dass sie mit größerer Wahrscheinlichkeit rote Zwergsterne umkreisen - die am häufigsten vorkommende Art von Sternen - als Gasriesenplaneten wie Jupiter und Saturn. Die Theorie von Dr. Alan Boss von der Abteilung für Erdmagnetismus der Carnegie Institution beschreibt einen Mechanismus, bei dem UV-Strahlung eines nahe gelegenen massiven Sterns die gasförmige Hülle eines Planeten abstreift und eine Supererde freilegt. Die im Astrophysical Journal (Letters) vom 10. Juni 2006 veröffentlichte Arbeit erklärt die jüngsten Entdeckungen extrasolarer Planeten mit der Mikrolinsenmethode.
Super-Erden haben Massen, die zwischen denen von Erde und Neptun liegen, aber unbekannte Zusammensetzungen haben. "Von den 300 Sternen, die der Sonne am nächsten sind, sind mindestens 230 rote Zwergsterne mit einer Masse, die weniger als die Hälfte der unserer Sonne beträgt", sagt Boss. "Da nahegelegene Sterne die einfachsten Orte sind, um nach anderen erdähnlichen Planeten zu suchen, ist es wichtig, vorherzusagen, welche Arten von Planetensystemen sie haben könnten, und das bedeutet, herauszufinden, wie sich ihre Planeten bilden können."
Kürzlich wurden Beweise für den Planeten mit der niedrigsten Masse vorgelegt, der bisher in der Umlaufbahn um einen Hauptreihenstern wie die Sonne gefunden wurde. Es wurde von einem internationalen Konsortium von Astronomen über ein Mikrolinsenereignis gefunden, bei dem ein Vordergrundstern das Licht eines viel weiter entfernten Sterns verstärkt, indem er das Licht des Hintergrundsterns in unsere Richtung biegt, ein von Einstein vorhergesagter Effekt. Darüber hinaus beobachteten sie auch eine sekundäre Aufhellung, die mit der Anwesenheit eines Planeten mit einer Erdmasse von etwa 5,5 übereinstimmt, der den Vordergrundstern in einer Entfernung umkreist, die dem Asteroidengürtel in unserem Sonnensystem ähnelt. Während die Identität des Vordergrundsterns unbekannt ist, handelt es sich höchstwahrscheinlich um einen roten Zwergstern (M-Zwergstern). Anschließend wurden Beweise für die Mikrolinse eines Planeten mit 13 Erdmassen um einen anderen roten Zwerg vorgelegt.
Die Mikrolinsen-Detektionsteams interpretierten ihre Entdeckungen als Beweis dafür, dass sich Supererden um rote Zwergsterne bilden können, und zwar durch denselben Prozess, der zur Bildung der Erde und anderer terrestrischer Planeten in unserem Sonnensystem führte, nämlich Kollisionen zwischen zunehmend größeren Festkörpern. Dieser Prozess ist jedoch so langsam, dass es unwahrscheinlich ist, dass sich um rote Zwerge Gasriesenplaneten bilden, da das Scheibengas wahrscheinlich verschwindet, bevor die Festkörper groß genug werden können, um Gas einzufangen. Mikrolinsen-Teams hatten jedoch zuvor Hinweise auf zwei Gasriesenplaneten mit ähnlichen Massen wie Jupiter um zwei andere rote Zwergsterne gefunden. Angesichts der Tatsache, dass durch Mikrolinsen die gleiche Anzahl von Planeten mit Riesen- und Supererdenmasse entdeckt wurde, die ersteren jedoch leichter zu erkennen sind, argumentierten sie, dass es weit weniger Riesenplaneten als Supererden geben muss.
Boss dachte über diese Entdeckungen nach, als er in einer Hotellobby in Houston saß, als ihm eine neue Erklärung für die vier Mikrolinsen-Planeten einfiel. Er hatte zuvor gezeigt, dass rote Zwergsterne durch den Mechanismus der Scheibeninstabilität wahrscheinlich schnell Gasriesenprotoplaneten bilden, wobei die Gasscheibe Spiralarme und selbstgravitierende Protoplaneten bildet, die ohne jegliche Interferenz zu Jupitern werden würden. Die meisten Sterne bilden sich jedoch in Regionen, in denen sich schließlich massive O-Sterne bilden. Solche Sterne emittieren immense Mengen ultravioletter (UV) Strahlung, die das Scheibengas um junge Sterne abstreift, ihre äußeren Protoplaneten UV-Strahlung aussetzt und ihre gasförmigen Hüllen abstreift. Im Jahr 2002 schlugen Boss und seine Carnegie-Kollegen George Wetherill und Nader Haghighipour (jetzt an der Universität von Hawaii) diese Erklärung für die Bildung von Uranus und Neptun vor, deren Massen denen der Supererden ähnlich sind.
"Mir wurde klar, dass Super-Erden auf viel kleineren Umlaufbahnen um einen roten Zwerg als um die Sonne gefunden werden sollten, da das UV-Strippen von der Masse des Zentralsterns abhängt", sagt Boss. "Diese Idee sagt natürlich voraus, dass rote Zwerge, die sich in der Nähe massereicher Sterne bilden, Supererden in den Entfernungen umkreisen werden, in denen Supererden durch Mikrolinsen gefunden wurden." Rote Zwerge, die sich in Abwesenheit massereicher Sterne bilden, werden nicht UV-abgestreift und bilden daher in diesen Entfernungen Gasriesenplaneten anstelle von Supererden. Solche Sterne sind in der Minderheit, daher sollten rote Zwerge hauptsächlich von Supererden in asteroiden Entfernungen und darüber hinaus umkreist werden. Diese Vorhersage stimmt mit den bisherigen Mikrolinsenerkennungen überein.
Es bleibt abzuwarten, ob die theoretischen Vorhersagen von Boss durch die laufenden Mikrolinsen-Suchen und durch die von der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation geplanten weltraumgestützten Planetenerkennungsmissionen überprüft werden. Die Bestimmung der Zusammensetzung von Supererden wird eine große Herausforderung sein, die wichtige Auswirkungen auf ihre Bewohnbarkeit hat.
Originalquelle: Carnegie-Pressemitteilung
