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Besonderes Exoplaneten-System: Megakollision außerhalb des Sonnensystems

In einem 1700 Lichtjahre entfernten Sternsystem gibt es zwei Planeten mit ähnlicher Größe aber ganz unterschiedlichen Massen - die Folge einer mächtigen Kollision?
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Das System um den Stern Kepler-107 im Sternbild Schwan enthält insgesamt vier bekannte Exoplaneten, die ihr Zentralgestirn in nur 3 bis 15 Tagen umrunden. Nun fanden Forscher um Aldo S. Bonomo am italienischen Osservatorio Astrofisico di Torino heraus, dass sich die beiden innersten, annähernd gleich großen Planeten gewaltig in Zusammensetzung und Massen unterscheiden. Eine mögliche Erklärung: Einer der Planeten könnte einst mit einem anderen Himmelskörper kollidiert sein.

Seit längerem diskutieren Astrophysiker verschiedene Szenarien für die Entwicklung von Planeten um junge Sonnen. Demnach können zum Beispiel mächtige Strahlungsausbrüche die Gashüllen der Welten hinfort blasen und so ihre Entwicklung nachhaltig beeinflussen. Denkbar sind aber ebenfalls mächtige Kollisionen zwischen Proto-Planeten, wie sie auch im Sonnensystem stattgefunden haben, und hier beispielsweise den Mond aus der Erde herausgesprengt haben könnten.

Die Forscher um Bonomo wollen nun erstmals eindeutige Hinweise auf solch einen Crash außerhalb des Sonnensystems entdeckt haben. Sie nahmen dazu das 1700 Lichtjahre entfernte Sternsystem Kepler-107 in Augenschein, in dem das gleichnamige Weltraumteleskop in den vergangenen Jahren gleich vier Planeten aufgespürt hat.

Zwei von ihnen, Kepler-107b und -107c, haben einen ganz ähnlichen Durchmesser, der dem 1,54- beziehungsweise 1,6-fachen der Erde entspricht. Aber Größe ist nicht alles: Während Kepler-107b mit einer mittleren Dichte von rund 5,3 Gramm pro Kubikzentimeter annähernd den gleichen Wert wie unsere Erde aufweist, kommt Kepler-107c auf einen mehr als doppelt so großen Wert. Dies äußert sich entsprechend in den Massen: Kepler-107b kommt auf 3,5 Erdmassen, Kepler-107 auf mehr als neun.

Bei beiden Himmelskörpern handelt es sich mit großer Wahrscheinlichkeit um felsige Welten wie Erde oder Mars, allerdings mit beträchtlich höherer Masse. Sie gehören somit zu den »Super-Erden«. Diese Planeten bestehen aus einer Kruste und einem Mantel aus Silikatgesteinen, die einen Kern aus einer Legierung aus metallischem Eisen und Nickel umgeben. Während Kepler-107b allem Anschein nach im Inneren ähnlich wie die Erde aufgebaut ist, muss sich Kepler-107c drastisch davon unterscheiden.

Hier gehen die Forscher um Bonomo davon aus, dass der Eisenkern beträchtlich größer ausfällt als beim innersten Planeten. Bei Kepler-107c erreicht der Massenanteil des metallischen Kerns rund 70 Prozent der Gesamtmasse, der Rest entfällt auf Kruste und Mantel. Bei der Erde enthält der metallische Kern nur rund ein Drittel der Gesamtmasse.

Die Astronomen halten einen gewaltigen Zusammenstoß für die wahrscheinlichste Ursache für diesen riesigen Planetenkern. Bei der Kollision mit einem massereichen Himmelskörper kurz nach der Entstehung von Kepler-107c wurde demnach der größte Teil der ursprünglich vorhandenen Silikatgesteine vom Planeten weggesprengt, und der Kern blieb mit einer relativ dünnen Gesteinsschicht zurück.

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