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Modell einer möglichen Struktur eines Exoplaneten mit Kern aus Gestein © UZH
Modell einer möglichen Struktur eines Exoplaneten mit Kern aus Gestein © UZH

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Forscher analysierten "Super-Erden" und "Mini-Neptune"

09.10.2018

Neue Technologien ermöglichen einen immer genaueren Blick ins Weltall. Forscher der Universität Zürich (UZH) haben nun statistisch die Zusammensetzung und Struktur von weit entfernten Planeten untersucht. Damit zeigten sie auf, ob ein Himmelskörper erdähnlich ist, aus reinem Gestein oder aus einer Welt aus Wasser besteht, wie die UZH kürzlich mitteilte.

Bis heute sind bereits 3.700 Himmelskörper außerhalb des Sonnensystems bekannt. Aus den planetarischen Massen und Radien dieser Exoplaneten kann man auf deren mittlere Dichte schließen. Unklar ist jedoch ihre Struktur und ihre chemische Zusammensetzung. Ein Forscherteam der UZH hat nun 83 dieser Exoplaneten samt ihrer Atmosphären analysiert. Häufig sind diese von einer volatilen Wasserstoff-Helium-Hülle umgeben. Mit Hilfe von Datenbanken und statistischen Verfahren gingen die Wissenschafter der angenommenen inneren Struktur, der planetarischen Temperatur und der Reflexionsstrahlung der Himmelskörper nach.

"Wir konnten erstmals statistisch nachweisen, dass es für die sehr häufig vorkommenden Exoplaneten mit einer volatilen Atmosphäre statistische Schwellenwerte gibt, die auf eine Zusammensetzung hinweisen", wurde Michael Lozovsky in der Mitteilung zitiert. Er ist Doktorand in der Gruppe von Ravit Helled am Institut für Computational Science der UZH.

Schwellenwert Erd-Radius mal 1,4

So haben die Forscher festgestellt, dass Planeten mit einem Radius bis 1,4 mal größer als derjenige der Erde (6.371 Kilometer) eine ähnliche Struktur wie die terrestrischen Planeten aufweisen. Oberhalb dieses Schwellenwertes steigt der Anteil an Silikaten oder anderen leichteren Materialien. Die meisten Planeten mit einem Radius größer als 1,6 Erdradien müssen neben einem felsigen Kern auch eine Wasser- oder Wasserstoff-Helium-Hülle aufweisen.

Ab 2,6 Erdradien besitzen die Planeten keine Wasserwelten mehr und sind möglicherweise von einer Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium umgeben. Planeten mit vier Erdradien oder größer sind erwartungsgemäß sehr gasreich und bestehen aus mindestens zehn Prozent Wasserstoff und Helium, ähnlich wie Uranus und Neptun.

Die neuen Erkenntnisse ermöglichen es, mehr über die Entstehung und die Diversität dieser Planeten zu verstehen. Besonders interessant für die Forscher ist der Schwellenwert zwischen großen terrestrischen Planeten, sogenannten "Super-Erden", und kleinen gasförmigen Planeten, die als "Mini-Neptune" bezeichnet werden. Der Schwellenwert liegt bei drei Erdradien. Unterhalb dieser Grenze könnte man erdähnliche Planeten in den Weiten des Weltalls finden.

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