Unser Sonnensystem: Einzigartig oder kosmischer Durchschnitt? (1)
Ich behaupte ja oft, die Sonne sei ein Otto Normalverbraucher in der Milchstrasse.
Aber ist sie das wirklich oder ist sie doch was ganz Besonderes?
[Intro-Musik]
Otto Normalverbraucher von was eigentlich? Naja, von interstellarer Materie.
Denn Sterne entstehen ja aus dem Material zwischen den Sternen.
Also aus dem Gas zwischen den Sternen. Ja, doch, denn die waren noch nicht immer da,
also Sterne haben eine Geburt, und dann haben sie ein Leben und dann sterben sie auch.
Aber wie wahrscheinlich ist es eigentlich, dass aus Gas in einer Milchstrasse ein Stern wird?
Damit könnte man ja mal anfangen. Das ist die Grundfrage: wie entstehen überhaupt Sterne
und wie wahrscheinlich es ist, dass bei so einer Sternentstehung, so einen Stern entsteht wie die Sonne?
Warum das so was Besonderes ist? Nun, wenn die Sonne ein anderer Stern wäre,
dann würde uns gar nicht geben, womöglich.
[Musik]
z.B. wenn sie ein grosser Stern wäre, ein schwererer Stern, als sie ist,
dann wäre sie blauer, dann wäre sie ultravioletter, dann wäre ihre Strahlung härter.
Dann würde ein Planet wie die Erde von so viel harter Strahlung bombardiert werden,
dass sich kaum Moleküle auf seiner Oberfläche zusammengetan hätten.
Aber noch viel schlimmer, dieser grosse Stern,
der lebt nicht 10 oder 12 Milliarden Jahre lang, sondern nur wenige Millionen Jahre.
Una nach wenigen Millionen Jahren, das wissen wir, war auf der Erde noch nicht viel los mit Leben.
Also kann man tatsächlich mit Fug und Recht sagen: nur Sterne, die leichter sind
als eine bestimmte Masse können überhaupt auf ihrem Planeten Leben entwickeln.
[Musik]
Und wie ist es mit den ganz leichten? Also mit den ganz leichten Sternen, werden sie vielleicht gut?
Ja, die leichten Sterne, die leben ja dann sehr lange. Hunderte von Milliarden Jahren können sie leben.
Allerdings sind eben die kleinen Sterne auch viel leuchtschwächer.
D.h. die Strahlung, die sie abliefern, die ist so energieschwach,
dass ein Planet schon verdammt nah dran sein muss, 29 00:02:19,500 --> 00:02:23,000 damit er genügend Energie bekommt, damit seine Temperaturen einigermassen sind.
Und wenn der Planet sehr nah dran ist, dann wird er in seiner Eigendrehung so gebremst,
dass er sich immer genau einmal um die eigene Achse dreht, während er sich einmal um den Stern herumdreht.
Gut, könnte man sagen, immer noch gut, dann gibt es eine dem Stern zugewandte Seite,
die bekommt aber nur rotes Licht ab.
D.h. diese Planeten sind eher Rotlichtbezirke in der Milchstrasse,
d.h. sie kriegen nicht genügend Energie für die Prozesse, die man braucht, um die Lebensprozesse z.B. aus dem wir leben
so anzutreiben, wie wir das kennen. Und die Zwerge haben noch einen Nachteil:
Diese Sterne sind voll konvektiv, d.h. in ihrem Inneren wird alles enorm durchgekocht.
Das führt zu enormen Ausbrüchen an ihrer Oberfläche, die übrigens eben dann für die Planeten,
wenn sie mal welche haben, dazu beitragen, dass diese Oberflächen komplett sterilisiert werden.
Also, wenn sich auf dem Planeten dann tatsächlich mal irgendwas entwickelt hat am Leben,
dann ist es praktisch sofort wieder ausradiert worden. Und in der Mitte aber
gibt es ebene diese Klasse von Sternen zu denen unsere Sonne gehört.
[Musik]
Es gibt eine astronomische Klassifikation. Die geht ja so: die grossen Sterne sind U,
dann kommt B, A, F und dann kommt G.
G ist also in der Mitte und steht für...G. Also, wie könnte es man übersetzen? Für "gut".
Ein guter Stern ist ein G-Stern, und unsere Sonne ist ein guter Stern.
Und dann kommen die Ks, die Ms, usw. Also das sind dann die ganz kleinen hinten.
Und unsere Sonne ist genau so ein Stern. Der mittlere Stern in der Milchstrasse hat 80% Sonnenmasse.
Ja, das ist der Durchschnittsstern in der Milchstrasse, d.h. unser Stern gehört zu einer Gruppe von Sternen,
die, sagen wir mal so, im Bereich von ca. 10% Effekt darstellt.
Davon ist aber die Hälfte normalerweise im Doppel- oder Dreifachsystem.
Im solchen Doppel-Sternsystemen ist die Planetenbildung grundsätzlich...ich will nicht sagen unmöglich,
aber sie ist schwierig. Sie ist deswegen schwierig, weil bei Doppelsternen sicher zwei grosse Massen umkreisen
und dabei eine ständige Störung des jeweils anderen Gravitationsfeldes anrichten.
D.h. mal ist er da mal ist er da. Für die Bildung von Planetensystemen kann ein Doppel-Sternsystem
absolut tödlich sein, wenn der Abstand zwischen den Sternen Sternen eine gewisse Entfernung unterschreitet. Da geht gar nichts.
[Musik]
Und dann gehört die Sonne zu den G-Sternen, die sich ganz besonders langsam drehen.
Man könnte sie fast einen "G-G-Stern" nennen, oder "V-G", "very good". Sie dreht sie so langsam.
Warum das wichtig ist? Weil, wenn eine Gaswolke, also wenn ein Teil einer Gaswolke kollabiert
und dieser Teil dreht sich ein bisschen, dann wird dadurch, dass er kollabiert, die Drehung immer schneller.
D.h. damit das Ding im Inneren richtig gut kollabieren kann, zu einem Stern wird, muss er irgendwie den Drehimpuls abgeben.
Den meisten Sternen gelingt das mehr oder weniger gut, unserer Sonne ist das besonders gut gelungen,
sie hat nämlich auf mirakulöse Art und Weise ihren Drehimpuls an die Umgebung abgegeben.
D.h. diese Scheibe, die sich um sie herumgebildet hat und diese Brocken, die sich um sie herumgebildet haben,
die wir später Planeten nennen werden, diese Brocken haben einen besonderen Drehimpuls. Das führt dazu,
dass diese Brocken eben weit weg von der Sonne entstanden sind und nicht so nah dran.
Also die Sonne hat es schon geschafft, auf wirklich interessante Weise, etwas loszuwerden,
was ihre weitere Entwicklung ziemlich behindert hätte, nämlich diese starke Rotation.
Innerhalb der G-Sterne gehört sie durchaus zu einer besonderen Gruppe von G-Sternen, den langsam rotierenden.
Was übrigens interessanterweise auch dazu führt, die drehen sich so langsam,
dass sie auch magnetisch relativ, sagen wir mal, inaktiv ist.
Es gibt Sterne, die drehen sich innerhalb von wenigen Tagen um die eigene Achse und die explodieren ständig.
[Musik]
Ausserdem gehört die Sonne zu einer Sorte von Sternen, die ganz im Inneren eines Sternhaufens entstanden ist.
Woher wir das wissen? Ja..das ist eine Geschichte... es gibt Meteoriten, die behandelt man als das Material,
das am wenigsten verändert worden ist und das das älteste ist, das wir kennen: 4,6 Milliarden Jahre alt
und dieses Material enthält Stoffe, die wiederum nur in Supernova-Explosionen erzeugt werden können.
Also präziser ausgedrückt: die Meteoriten enthalten Tochterkerne von Mutterkernen, die wiederum nur
in Supernova-Explosionen erzeugt werden können. Z.B. Eisen 60, für diejenigen, die sich da auskennen.
Und das zerfällt in relativ kurzer Zeit und diese Zerfallsprodukte kann man in den Meteoriten,
die am wenigsten verändert worden sind, feststellen. Mit anderen Worten: dieser Meteorit ist entstanden
innerhalb der Zerfallszeit dieses Mutterkerns. Klar, ob sie nun 1,5 oder 2 Mio. Jahre sind ...
Dann hiesse es das, dass die Entstehung des Sonnensystems also ganz kurz nach der Explosion einer Supernova stattgefunden hat.
Eine Supernova ist aber ein Stern, der sehr schwer ist. So einer von diesen Riesenbrechern,
von denen ich am Anfang gesprochen habe, die eben nur kurz leben, Millionen Jahre oder so, und dann explodieren,
in ihrem Inneren die gesamten schweren Elemente des Periodensystems zerbröckelt haben.
Dann explodieren sie, verteilen diese Elemente, aber was sie noch- viel wichter- verteilen, ist
der Druck ihrer Explosionshüllen presst eine benachbarte Gaswolke zusammen,
wobei, dass das eine benachbarte Gaswolke ist, das ist wiederum keine Überraschung
denn ein grosser Stern lebt ja nur ein paar Millionen Jahre, d.h. er hat sich kaum von dem Platz entfernt
an dem er geboren wurde. Im Gegensatz zu anderen Sternen, die Milliarden Jahre leben
ist dieser grosse Stern praktisch immer noch genau da, wo er entstanden ist.
Und wo ist er entstanden? Naja genau, in den Gaswolken, von denen ich am Anfang sprach,
nämlich den Gaswolken des interstellaren Mediums. Und diese grossen Sterne, gerade weil die so gross sind,
die müssen natürlich wieder eine besondere Bedingung haben, es muss nämlich besonders viel Masse da sein,
die dazu führt, dass 25 oder 30, manchmal sogar 40 Sonnenmassen sich zu einem Stern zusammenballen.
Und wo ist das natürlich? Innerhalb einer Gaswolke am stärksten, wo ist die Dichte am höchsten?
Na klar, im Inneren, logisch. Also ist eine Explosion einer Supernova im Allgemeinen tatsächlich
eher im Zentrum eines Sternhaufens zu erwarten als irgendwo sonst.
Wenn das aber so ist, dann bedeutet das, dass die zentrale Dichte des Sternhaufens
also der Abstand zwischen den Sternen, die da so entstanden sind, der ist natürlich da auch am geringsten.
Deswegen heisst der Sternhaufen ja Sternhaufen, weil weil sie ein Haufen Sternen sind.
Das hiesse aber, dass unser Sonnensystem auch in der Mitte von so einem Sternhaufen entstanden ist.
Das hätte dazu führen können und hat wahrscheinlich auch dazu geführt,
dass unser Sonnensystem von einem Stern z.B. einen erheblichen Teil seines Gases verloren hat,
weil er vorbeigeflogen ist, weil die Abstände zwischen den Sternen so gering waren.
Interessant, ne? Hast du noch nie darüber nachgedacht? Ja, niemand denkt da drüber nach.
Aber das sind die Faktoren, die dazu führen, dass einem allmählich klar wird, weshalb jemand wie Aristoteles sagt:
Staunen ist der Beginn, nicht nur der Philosophie, sondern auch der Wissenschaft.
Man staunt, wenn man rekonstruiert, was alles passieren musste, damit es überhaupt zu dem System gekommen ist, in dem wir leben.
[Musik]
Also die Sonne gehört zu 10 %, davon sind normalerweise die Hälfe Doppelsterne - können wir schon mal wegtun -
dann ist sie im Sternhaufen entstanden und zwar, ausgelöst ist ihre Entstehung - also zumindest begünstigt worden -
durch die Explosion einer Supernova. Aber jetzt kommt's:
die anderen Planetensysteme, die wir bis heute kenngelernt haben, die sind ganz so anders als unser Sonnensystem.
Wir beobachten seit über 25 Jahren inzwischen solche extrasolaren Planetensysteme und stellen fest,
es gibt dort Planetentypen, die wir bei unserem Sonnensystem so gar nicht kennen.
Also wir kennen natürlich Gasriesen und kleine Felsplaneten. Also sowas wie Merkur, Venus, Erde und Mars.
Aber in anderen Planetensystemen, da gibt's Felsenplaneten, die sind 8, manchmal 10-mal so schwer wie die Erde
und sind ganz nah dran innen drin. Die nennt man Supererden.
Früher hatte man nur zwei Arten von Planeten, also bevor man die anderen Planetensysteme festgestellt hat,
da gab's die Gasplaneten, also hier Jupiter, Saturn, dann gab's noch die Eisriesen aber die gehörten eigentlich mit dazu,
zu den Gasplaneten, und innen drin gab's die Felsenplaneten. Jetzt hat man schon eine dritte Sorte, nämlich diese
Riesenfelsenplaneten. Also unser Sonnensystem ist gerade mit diesem Stoppelhopser innen drin, also mit diesen 4 leichten Felsplaneten,
eher was Besonderes und man kann sich die Frage stellen: wie ist das entstanden?
Also die Felsenmasse im Inneren, die muss irgendwie verringert worden sein und man weiss inzwischen,
dass das im Prinzip nur möglich ist, wenn die grossen Gasplaneten einmal rein und dann wieder rauswandern.
Das Reinwandern kann sich vielleicht vorstellen. Reinwandern bedeutet: dieser Gasriese,
der wächst und der reibt sich an der noch entstehenden Gas- und Staubscheibe
und bei dieser Reibung verliert er Drehimpuls - also Bahnenergie - und dann wandert er ganz langsam nach innen.
Das erste System, was man gefunden hat, - Pegasus 51 - das ist ein Stern, ganz wunderbar,
und der hat also einen Planeten, der hat ungefähr eine halbe Jupitermasse, ungefähr 160 Erdmassen,
dreht sich aber in... ich glaube 4 Tagen um den Stern herum, das ist also ganz nah innen drin.
Aber eine halbe Jupitermasse, das kann da sich nicht so gebildet haben, weil das Gas für einen Jupiter,
das ist nur da existent, in so einer Gasscheibe, wenn man weit genung vom Stern entfernt ist.
Das lässt sich auch leicht erklären: der Stern mit seiner Strahlung und auch mit seinem Wind, der treibt das Gas ja weg.
Also er lässt das Gas auf, entweder mit der Strahlung oder er treibt es davon.
Also Gasplaneten können nur weit draussen entstehen und wenn man die dann innen drin findet, dann müssen die migriert sein,
also sind sie tatsächlich gewanderte Planeten. Aber bei uns ist interessanterweise so,
dass unsere beiden Planeten, also eben insbesondere Saturn und Jupiter, die sind dann auch wieder rausgewandert.
Ein Vorgang, der ganz spezielle Bedingungen bedarf,
nämlich, dass das Verhältnis dieser beiden wanderden Gasplaneten z.B. 1 zu 3 ist, wie sich herausgestellt hat.
Am Anfang hielt man das nur für eine eher akademische Variante von einem Planetenmodell,
