Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

6.5. ELEMENT- UND MOLEKÜLVERTEILUNG 337
Die oben angeführten Massen sind i. w. untere Grenzen unter der Annahme konservativer Entwicklung
des Sonnensystems. Cameron schätzt, daß die Ursprungsmasse des Sonnennebels etwa 2-3 Sonnenmassen
war und daß z. B. das Sonnensystem von einer Sonne im T Taurus Stadium (s.u.) vom Gas
’gereingt’ wurde. In jedem Falle sollte man die Möglichkeit betrachten, daß sowohl die Masse der
Ursonne als auch die der Urplaneten von der heutigen verschieden waren.
• ANMERKUNG
In diesem Fall stimmen die heutigen Abstände nicht mit den ursprünglichen überein, auch die Drehimpulsbilanz sieht
anders aus.
Für die Entfernung Erde-Mond, D, ergibt sich, falls man konstanten spezifischen Bahndrehimpuls des Mondes j = J/M =
const annimmt und die Gesamtmasse Erde+Mond mit Mtot bezeichnet, aus j = D 2 Ω = (GMtotD) 1/2 und aus der
folgenden Zusammenstellung (Ursprungsmasse der Planeten), daß der Mond etwa 230 mal näher an der Erde gewesen sei
muß, was gar nicht möglich ist, da der Mond nur 60 Erdradien entfernt ist!
Das passt zu neueren Überlegungen, nach denen der Mond als Überbleibsel einer Katastrophe anzusehen ist: dem Stoß mit
einem Mars-ähnlichen Objekt.
6.5.1 Ursprungsmasse der Planeten
Massenverlust ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Ausbildung des Sonnensystems und allgemeiner
bei der Entwicklung eines Sterns in der Frühphase (bis zu einigen 100 Myr).
Dies sind die drei Stufen auf dem Weg zu einem voll ausdifferentierten System wie das der Sonne:
1. Protostern mit ausgedehnter Gashülle,
2. Stern mit Saub- und Gasscheibe und
3. Stern mit Planetensystem oder massearmem Begleiter (Brauner Zwerg).
Dabei können Planeten (vermittels Kollision mit Asteroiden) auch nach Innen zum Zentralstern wandern.
• FORMELN (CAMERONS URSPRUNGSMASSE DER PLANETEN)
Die folgenden Daten über die Ursprungsmasse der Planeten stammen aus ’The Solar System’, A. G. W. Cameron, Sci.
American 233, Sept. 1975, p. 33.
Durch die Entdeckung extrasolarer Planeten haben diese frühen Rechnungen von Cameron enorm an Bedeutung gewonnen,
auch wenn sie wahrscheinlich nicht einfach auf diese übertragen werden
können.
In der Tabelle bedeutet Morig die Ausgangsmasse, Mheute die beobachtete
Masse des Planeten und
f = Morig/Mheute die Massenfraktionierung.
Die Massen Angaben sind in Prozent der Sonnenmasse, % M⊙. Jupiter
hat demnach ein Promille der Sonnenmasse, MJ = 10 −3 M⊙ und seine
Urmasse betrug
MJ = 1.6 · 10 −2 M⊙.
Nach Modellrechnungen sollten 13 Jupitermassen, MJ, ausreichen, das
Wasserstoffbrennen im Zentrum eines Planeten zu zünden. Die Ursprungsmasse
von Jupiter war etwas größer. Mittlerweile hat man aber
extrasolare Planeten mit bis zu 60MJ gefunden, die nicht gezündet haben.
Warum ist nicht klar.
Eine Interessante Frage ist, ob bei der Bildung von Planeten weit vom
Stern entfernt, diese an den interstellaren Raum verloren gehen können
Ursprungsmasse der Planeten
Planet Mheute Morig f
Merkur 0.000017 0.004 235
Venus 0.000245 0.056 228
Erde 0.000304 0.07 230
Mars 0.000032 0.007 220
Jupiter 0.09547 1.5 16
Saturn 0.0285 0.77 27
Uranus 0.00436 0.27 62
Neptun 0.00524 0.27 52
Pluto 0.00025 (?) 0.06 (?) 240 (??)
gesamt 0.134 3.0
(eine mögliche Form der Dunkelmaterie).
Tab. 6.6: Planeten Ursprungsmasse
Braune Zwerge (also vermutlich auch Planeten) in Doppelsternen hat man schon (in der Taurus und der Chamäleon Molekülwolke)
gefunden.