Wie ein Planetensystem entsteht — Astronomie, 14–17 Jahre
Planeten entstehen aus einer rotierenden Scheibe aus Gas und Staub um einen jungen Stern. Zusammenstöße, Schwerkraft und Temperatur erklären zum Teil, warum felsige Welten nahe am Stern entstehen, während sich Riesenplaneten weiter außen bilden.
Eine Scheibe, die Welten baut
Ein junger Stern ist oft von einer flachen, rotierenden Scheibe aus Gas und Staub umgeben. Staubkörner kleben zusammen und bilden Kiesel, Gestein und schließlich Planetesimale; die Schwerkraft lässt die größeren Körper noch mehr Material anziehen. Übrig gebliebenes Material kann zu Asteroiden oder Kometen werden, während der Stern den größten Teil der Scheibenmasse sammelt.
Warum sind die Planeten so verschieden?
Man musste sowohl die regelmäßigen Bahnen als auch die starken Unterschiede zwischen den Planeten erklären. In der frühen Scheibe war es nahe der jungen Sonne heiß, sodass dort nur Gestein und Metall kondensieren konnten; weiter außen blieb auch Eis erhalten und lieferte mehr festes Material für Riesenplaneten. Diese Vorstellung entstand aus Beobachtungen, Physik und Computermodellen.
Die Eisgrenze nutzen
Nehmen wir unser Sonnensystem als Beispiel. Innerhalb von ungefähr 3 Astronomischen Einheiten von der jungen Sonne konnte Wasserdampf kaum gefrieren; die wachsenden Welten bestanden daher vor allem aus Gestein und Metall: Merkur, Venus, Erde und Mars. Weiter außen kam Eis als Material hinzu; Jupiter entstand bei etwa 5,2 AE und wurde ein Gasriese. Die Grenze war ein Temperaturübergang, keine scharfe Wand.
Planeten entstanden nicht nacheinander
Man stellt sich leicht vor, der junge Stern habe zuerst Merkur, dann Venus und dann die Erde gebaut, wie auf einem Fließband. Das wirkt logisch, weil Abbildungen die Planeten meist ordentlich angeordnet zeigen. Tatsächlich wuchsen viele Planetesimale gleichzeitig und stießen zusammen; ihre endgültigen Positionen konnten sich durch die Schwerkraft verändern. Die Abbildung zeigt eine Anordnung, keinen Zeitplan.
Andere Planetensysteme verstehen
Astronomen verwenden dieses Modell, wenn sie Scheiben um junge Sterne oder Planeten um ältere Sterne entdecken. Riesenplaneten nahe am Stern könnten nach ihrer Entstehung weiter außen eingewandert sein; die einfache Eisgrenze ist daher ein Ausgangspunkt, keine vollständige Antwort. Sie hilft zu untersuchen, welche Materialien, Zusammenstöße und Bewegungen jedes System geprägt haben.
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