Forscher versuchen herauszufinden, woraus die Planeten bestehen, die sich zunehmend außerhalb unseres Sonnensystems befinden, schreibt eurekalert.org.
Gibt es eine zweite Erde im Weltraum? Unser Wissen über Planetensysteme wächst dank neuer Technologien ständig. Bisher wurden 3.700 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt. Die Planetenmassen und Radien dieser Exoplaneten können verwendet werden, um ihre durchschnittliche Dichte zu bestimmen, nicht jedoch ihre genaue chemische Zusammensetzung und Struktur. Daher bleibt noch eine interessante Frage offen: Wie sehen diese Planeten aus?
„Theoretisch können wir alle möglichen Dinge annehmen, wie eine Welt aus reinem Wasser, absoluten Bergen oder einem Planeten mit einer Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium …“, erklärt Michael Lozovsky, Doktorand in der Gruppe von Professor Ravit Helling am Institut für Computerwissenschaften der Universität Zürich.
Lozovsky und Mitarbeiter verwendeten Datenbanken und statistische Werkzeuge, um Exoplaneten und ihre Atmosphäre zu charakterisieren. Sie sind normalerweise von einer flüchtigen Schicht aus Wasserstoff und Helium umgeben. Die verfügbaren Daten erlauben es den Forschern jedoch nicht, die genaue Struktur des Planeten zu bestimmen, da Planeten mit derselben Masse und demselben Radius unterschiedliche Zusammensetzungen haben können. Neben der Genauigkeit der Daten in Bezug auf Masse und Radius untersuchte das Forscherteam auch die mutmaßliche innere Struktur, Temperatur und reflektierte Strahlung von 83 der 3.700 bekannten Planeten, für die ihre Massen und Radien genau bestimmt wurden.
„Wir haben statistische Analysen verwendet, um die Grenzen möglicher Zusammensetzungen zu bestimmen. Unter Verwendung einer Datenbank detektierter Exoplaneten fanden wir heraus, dass jede theoretische Planetenstruktur einen „Schwellenradius“hat - einen Radius, über dem ein Planet keine bestimmte Zusammensetzung haben kann “, erklärt Michael Lozovsky. Ein wichtiger Faktor bei der Bestimmung des Schwellenradius ist die Anzahl der Elemente in der Gasschicht, die schwerer als Helium sind, der Prozentsatz an Wasserstoff und Helium und die Verteilung der Elemente in der Atmosphäre.
Forscher am Institut für Computerwissenschaft haben herausgefunden, dass Planeten mit einem Radius von bis zu 1,4-fachem Radius der Erde (6371 km) eine erdähnliche Zusammensetzung haben können. Planeten mit Radien über dieser Schwelle haben einen höheren Anteil an Silikaten oder anderen leichten Materialien. Die meisten Planeten mit einem Radius von mehr als 1,6 Erdradius müssen zusätzlich zu ihrem felsigen Kern eine Schicht aus Wasserstoff oder Wasser aufweisen, während Radien von mehr als 2,6 Erdradien bedeuten, dass Planeten keine Wasserwelten sein können und daher umgeben sein müssen Atmosphäre. Planeten mit Radien von mehr als 4 Erdradien sind voraussichtlich sehr gasförmig und bestehen zu mindestens 10 Prozent aus Wasserstoff und Helium, ähnlich wie Uranus und Neptun.
Die Forschungsergebnisse bieten neue Einblicke in die Entwicklung und Vielfalt der Planeten. Eine besonders interessante Schwelle betrifft den Unterschied zwischen großen erdähnlichen Planeten, die auch als Supererden bezeichnet werden, und kleinen Gasplaneten, die als Mini-Neptun bezeichnet werden. Laut Forschern liegt diese Schwelle in einem Radius, der dreimal so groß ist wie der Radius der Erde. Unterhalb dieser Schwelle befinden sich erdähnliche Planeten in der Weite der Galaxie.
