Eine Geschichte von 2 kollidierenden Exoplaneten

Zwei Halbkugeln kollidieren flach mit farbigen Punkten, die herausspritzen.

Computersimulation von 2 kollidierenden Erdmassenplaneten. Der Temperaturbereich des Materials wird durch 4 Farben dargestellt – Grau, Orange, Gelb und Rot, wobei Grau am kühlsten und Rot am heißesten ist. Bild über Zoe Leinhardt/Thomas Denman/Universität Bristol.


Exoplanetenwurden in den letzten Jahren zu Tausenden entdeckt, und es wird erwartet, dass in den kommenden Jahren und Jahrzehnten noch viele Tausende gefunden werden. Viele dieser Welten befinden sich in Mehrplanetensystemen, die unserem eigenen Sonnensystem ähnlich sind. Neugierige Astronomen wollen wissen, ob einer dieser Planeten jemalsmiteinander kollidiert. Wenn ja, wie oft könnte es passieren?

Während es in unserem Sonnensystem bei seiner Entstehung vor 4 1/2 Milliarden Jahren einige Beweise für planetarische Kollisionen gab, waren Beweise für Kollisionen zwischen Planeten in fernen Sonnensystemen bisher schwer fassbar. Aber jetzt legt eine neue Studie nahe, dass es in mindestens einem bekannten Planetensystem passiert ist, dem System mit der BezeichnungKepler-107.Die Ergebnisse warenveröffentlichtin einem neuenpeer-reviewedPapier in der ZeitschriftNaturastronomieam 4. Februar 2019. AstronomenAldo S. BonomoundMario Damasso, beide vom National Institute of Astrophysics (INAF) und AstrophysikerLi Zengdes Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) haben gemeinsam an der Studie gearbeitet.


Kepler-107 ist ungefähr 1.714Lichtjahreweg, in Richtung auf unser SternbildCygnus der Schwan. Die Studie konzentriert sich auf die beiden innersten Planeten, die Kepler-107 umkreisen (von vier bekannten Planeten),Kepler-107bundKepler-107c. Sie ähneln sich in beidemRadienund Umlaufperioden – ihre Größe beträgt 1,536 bzw. 1,597 Erdradien mit einer Unsicherheit von nur etwa 0,2 Prozent. IhrUmlaufperiodensind 3,18 bzw. 4,90 Tage.

In Bezug auf ihre Dichten unterscheiden sich diese beiden Exowelten jedoch recht stark – 5,3 bzw. 12,65 Gramm pro Kubikzentimeter. Die Dichte der Erde beträgt zum Vergleich 5,5 Gramm pro Kubikzentimeter, während Wasser nur 1 Gramm pro Kubikzentimeter beträgt. Also – obwohl ihre Größe und Umlaufbahn ähnlich sind – ist eine dieser Welten viel, viel dichter als die andere.

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Das Video oben – viaZoe LeinhardtundThomas Denman– zeigt eine hydrodynamische Simulation einer Hochgeschwindigkeits-Frontalkollision zwischen zwei 10-Erdmasse-Planeten.


Die Tatsache, dass einer der Planeten eine mehr als doppelt so hohe Dichte hat wie der andere – der äußere der beiden – ist nicht leicht zu erklären, da sie von der stellaren Strahlung ihres Sterns in fast gleicher Weise betroffen sein sollten.

Was hat dann diesen großen Dichteunterschied verursacht? Das Forschungsteam kommt zu dem Schluss, dass einer der Planeten – der dichtere, Kepler-107c – irgendwann in der Vergangenheit von einem anderen Planeten getroffen worden sein muss. Wenn ja, riss die Kollision einen Teil des PlanetenSilikatmantel, hinterlässt einen dichten Eisenkern. Wie von Zeng erklärt:

Dies ist eines von vielen interessanten Exoplanetensystemen, die dieKepler-Weltraumteleskopentdeckt und charakterisiert hat. Diese Entdeckung hat frühere theoretische Arbeiten bestätigt, die darauf hindeuten, dass riesige Einschläge zwischen Planeten bei der Planetenentstehung eine Rolle gespielt haben. DieTESSMission wird erwartet, mehr solcher Beispiele zu finden.

Flache Staubscheibe mit zwei Planeten und ein paar Asteroiden.

Künstlerische Vorstellung von Staub und Gas, das ein neu entstehendes Planetensystem wie unser eigenes umgibt. Bild über die NASA.


Es liegt nahe, dass, wenn dieser Einschlag stattfand, es wahrscheinlich viele solcher Kollisionen zwischen den Milliarden von Planeten gegeben hat, von denen geschätzt wird, dass sie allein in unserer Galaxie existieren.

In unserem eigenen Sonnensystem ist eine führende Theorie – dieRiesenwirkungshypothese– sagt, dass der Erdmond aus einem Aufprall zwischen einer jungen, sich noch im Aufbau befindlichen Erde und einem anderen Planeten von der Größe des Mars entstand. Der Aufprall schmolz die äußeren Schichten der Erde und schleuderte Trümmer in die Umlaufbahn um die Erde. Dieses Material bildete dann einen Ring aus Gas, Staub und geschmolzenem Gestein um die Erde. Inweniger als 100 Jahre, diese Trümmer verklumpten (akkretiert), wird immer größer und bildet unseren Mond.

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Es wird auch theoretisiert, dass ähnliche Kollisionen erklären könnten, warumVenus dreht sich rückwärtsim Gegensatz zu den anderen großen Planeten unseres Sonnensystems. Der Einschlag auf der Venus könnte auch dazu beigetragen haben, den Planeten zu verändernin das lodernde Höllenlochwir sehen heute. Eine große Kollision oder eine Reihe kleinerer Kollisionen sind ebenfalls führende Theorien darüber, warumUranus ist so wild um seine Achse gekippt, dreht sich sozusagen „auf der Seite“.


Kleinerer Planet stürzt in größeren Planeten mit herausfliegenden Trümmern.

Unser eigener Mond soll sich gebildet haben, als ein Körper von der Größe des Mars mit der jungen Erde kollidierte. Bild über die NASA.

Andere Kollisionen zwischen viel kleinerenPlanetesimaleAuchhalf den Planeten sich zu bildenin erster Linie vor Milliarden von Jahren. Ähnliche Kollisionen passieren auch heute noch – wenn auch in deutlich geringerer Häufigkeit – wennMeteoritentraf den Mond, die Erde und andere Körper im Sonnensystem und erzeugte Krater auf felsigen Welten.

Fazit: Die Beweise für einen planetarischen Einschlag im Kepler-107-System erklären nicht nur ein merkwürdiges Rätsel über die Entstehung der beiden innersten Planeten, sondern zeigen auch, dass solche Kollisionenkann durchaus üblich seinunter den vielen Exoplaneten da draußen – ähnlich wie sie in unserem eigenen Sonnensystem passiert sind.

Quelle: Ein riesiger Einschlag als wahrscheinlicher Ursprung verschiedener Zwillinge im Exoplanetensystem Kepler-107

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