Astronomie:Exoplaneten sind exotischer aufgebaut als vermutet
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Planeten in anderen Sternsystemen könnten fremdartiger sein als gedacht. Das schließen Astronomen aus der Analyse Weißer Zwerge.
Von Rainer Kayser (dpa)
Der Gedanke ist naheliegend: Wenn um einen Stern kleine, felsige Planeten kreisen, dann ähneln sie den terrestrischen Planeten Venus, Erde und Mars in unserem Sonnensystem. Doch diese Vermutung ist möglicherweise falsch, wie Beobachtungen eines Forscherduos aus den USA zeigen. Tatsächlich scheint die chemische Zusammensetzung solcher Himmelskörper erheblich stärker zu variieren als bislang angenommen. Und damit wäre auch der Aufbau solcher Planeten höchst unterschiedlich, schreiben die Wissenschaftler im Fachblatt Nature Communications.
Die chemische Zusammensetzung von Exoplaneten - also Planeten, die um andere Sterne als die Sonne kreisen - direkt zu beobachten, ist bislang nicht möglich. Im Zentrum der Untersuchung von Keith Putirka von der California State University in Fresno und Siyi Xu vom Gemini Observatory auf Hawaii stehen daher nicht die Planeten selbst, sondern "verschmutzte Weiße Zwerge". Das sind alte Sterne, in deren Atmosphären sich die Überreste ehemaliger felsiger Begleiter abgelagert haben.
"Nur in einem Fall scheint der Mantel des zerstörten Planeten dem der Erde zu ähneln"
Das geht so: Wenn Sterne ähnlich unserer Sonne ihren nuklearen Energievorrat aufgebraucht haben, blähen sie sich zunächst zu einem Roten Riesenstern auf und fallen dann zu einem kleinen Weißen Zwerg zusammen. In solchen alten Sternen findet keine Kernfusion mehr statt und sie kühlen langsam über Milliarden von Jahren ab.
In der Aufblähungsphase können starke Gezeitenkräfte die Planeten in nahen Umlaufbahnen zerstören - und die Trümmer dieser Planeten fallen dann langsam in den Weißen Zwerg hinein und "verschmutzen" dessen Atmosphäre. Der Clou: Aus der chemischen Zusammensetzung dieser Verschmutzung können die Astronomen Rückschlüsse auf die zerstörten Planeten ziehen.
Putirka und Xu untersuchten 23 Weiße Zwerge in der näheren Umgebung der Sonne und analysierten ihre Verschmutzung. Im Gegensatz zu ihren Erwartungen fanden sie wenig Silizium, ein Hauptbestandteil der felsigen Planeten in unserem Sonnensystem. Stattdessen entdeckten sie viel Magnesium und Eisen. "Nur in einem Fall scheint der Mantel des zerstörten Planeten dem der Erde zu ähneln", schreiben die Forscher. "Alle anderen besaßen eine exotische Zusammensetzung und Mineralogie."
Die Unterschiede in der chemischen Zusammensetzung lassen sich nach Meinung der beiden Wissenschaftler nicht darauf zurückführen, dass sie in chemisch bereits unterschiedlichen Umgebungen entstanden sind. Denn dann müsste die chemische Zusammensetzung der Sterne in der Sonnenumgebung ähnlich starke Variationen zeigen. "Aber die Streuung der Silizium-Häufigkeit bei den etwa 4000 nächsten Sternen ist kleiner als bei den zerstörten Exoplaneten", so Putirka und Xu. "Es sind also die Planeten, die sehr viel unterschiedlicher sind als wir bisher angenommen haben." Es müsse daher, so die Vermutung der Forscher, Entstehungsprozesse für Planeten geben, die anders verlaufen als wir es von unserem Sonnensystem her kennen.