KVHS Northeim 2025 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit

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Die Entstehung und Entwicklung von Planetensystemen

befasst sich mit der Bildung von Sternen und ihren Begleitern (Planeten, Monden, Asteroiden und Kometen) in einem (fast) abgeschlossenem physikalischen System.

1. Ursprung in Molekülwolken

• "Alles" beginnt in riesigen Molekülwolken (auch Dunkelwolken genannt), die hauptsächlich aus Wasserstoff bestehen.
• In bestimmten Bereichen kollabiert das Gas durch Gravitationskräfte, z. B. durch Schockwellen von Supernovae.
• Dabei entsteht ein Protostern, umgeben von einer rotierenden protoplanetaren Scheibe aus Gas und Staub.

2. Bildung des Sterns und der protoplanetaren Scheibe

• Der Protostern im Zentrum zündet schließlich Kernfusion → ein neuer Stern entsteht.
• In der Scheibe laufen Prozesse wie Kondensation, Aggregation und Akkretion ab.
• Kleine Staubteilchen stoßen zusammen, wachsen zu Planetesimalen (10 km groß), dann zu Protoplaneten.

3. Planetenentstehung

• Zwei Hauptszenarien:
  • Kernakkretionsmodell: Kleine Körper wachsen langsam zu großen Planeten (vor allem terrestrische Planeten).
  • Gravitationsinstabilität: Die Scheibe kollabiert lokal schnell zu Riesenplaneten (v. a. Gasriesen).
• In der Frühphase kommt es zu vielen Kollisionen – chaotische Phase der Planetenbildung.

4. Entwicklung des Planetensystems

• Über Millionen Jahre "reinigt" das System sich durch:
  • Dynamische Wechselwirkungen
  • Migration von Planeten (z. B. Hot Jupiters)
  • Ausstoß kleiner Körper durch große Planeten
• Es entsteht ein stabiles System mit:
  • Planeten, die auf stabilen Bahnen kreisen
  • Asteroiden- und Kuipergürtel
  • Kometenreservoirs (Oortsche Wolke)

5. Unser Sonnensystem als Beispiel

• Alter: ca. 4,6 Milliarden Jahre
• Innerhalb von ca. 100 Mio. Jahren nach seiner Entstehung hatten sich die heutigen Planeten weitgehend gebildet.
• Spätere Ereignisse wie das „Late Heavy Bombardment“ (viele Impakte) beeinflussten die Entwicklung stark.
• Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems

6. Exoplanetensysteme

• Seit den 1990ern: Entdeckung Tausender Exoplaneten
• Überraschung: Viele Systeme sehen ganz anders aus als unseres (z. B. Hot Jupiters, Supererden)
• Neue Erkenntnisse zwingen uns, Modelle der Planetenentstehung anzupassen und zu erweitern.

7. Forschung und offene Fragen

• Warum gibt es so unterschiedliche Planetensysteme?
• Wie beeinflussen Sterne die Zusammensetzung und Struktur ihrer Systeme?
• Welche Bedingungen begünstigen die Bildung erdähnlicher Planeten?
• Wie häufig ist Leben im Universum möglich?