Kleine Planeten brauchen keine metallreichen Sterne

2-02_exometal1_g — Die Statistik ist klar: je größer der Radius eines Exoplaneten, desto metallreicher ist sein Stern. [Buchhave et al.]

Derselbe Effekt ist auch bei der Verteilung der Sternmetallizitäten der Exoplaneten zu erkennen: Diejenigen mit mehr als 4 Erddurchmessern (rot) bevorzugen klar metallreichere Sterne als die Sonne, die bei 0 liegt, bei kleineren Exoplaneten (blau) ist die Sternmetallizität weitgehend ohne Belang. [Buchhave et al.]

Schon bald nach den ersten Entdeckungen von Planeten fremder Sterne fiel Ende der 1990er Jahre ein Trend auf: Damals konnte die Technik – Messungen stellarer Radialgeschwindigkeiten mit mäßig genauen Spektrografen – praktisch nur sehr massereiche Exoplaneten nachweisen, und die hielten sich überwiegend bei besonders »metallreichen« Sternen auf. Dieser Begriff meint den Anteil von chemischen Elementen schwerer als Helium, der auf einer logarithmischen Skala angegeben wird: Eine Metallizität von Null entspricht dem Wert der Sonne. Dass sich Gasriesen überwiegend um metallreiche Sterne bilden, passt zu dem bekanntesten Szenario ihrer Entstehung: Erst muss sich ein felsiger Kern bilden, um den sich dann die ausgedehnte Gashülle ansammelt. Mit der Entdeckung immer kleinerer Exoplaneten im letzten Jahrzehnt schien der Zwang zu hoher Metallizität der zugehörigen Sterne allmählich nachzulassen – und jetzt ist er schlagartig ganz verschwunden, dank der Flut von Planetenentdeckungen mit dem NASA-Satelliten Kepler und aufwändigen Nachbeobachtungen an Sternen, die Planeten mit teilweise nur noch den Ausmaßen der Erde besitzen.

Streng genommen handelt es sich bei den 226 Kepler-Planeten der 156 untersuchten Sterne nur um Kandidaten: Sie ziehen regelmäßig vor den Scheibchen ihrer Sterne her und haben nur kleine Durchmesser, aber ihre Massen lassen sich meist nicht direkt bestimmen. Es lässt sich aber gut begründen, dass fast alle Kepler-Kandidaten auch tatsächlich Planeten sind, und wenige falsche Exemplare ändern an der Gesamtstatistik auch nichts Entscheidendes mehr. Und die ist sehr eindeutig: je geringer der Planetendurchmesser, desto geringer die Metallizität der Sterne, deren Bestimmung wegen ihrer Lichtschwäche sehr mühsam war. Ein Durchmesser vom etwa vierfachen der Erde stellt eine Grenze dar: Planeten, die größer und massereicher sind, bevorzugen tatsächlich metallreichere Sterne als Sonne, bei kleineren Planeten – und damit auch erdgroßen Exemplaren – ist dagegen die Stern-Metallizät ohne Belang. Zwar werden Sterne mit sonnenähnlichem Wert bevorzugt, aber auch viel geringere Metallizitäten sind kein Hinderungsgrund für die Entstehung einer Supererde oder Erde. Das wiederum bedeutet, dass Exoerden schon sehr früh in der Geschichte der Milchstraße entstanden sein können, als die jungen Sterne und ihre Scheiben noch metallärmer als heute waren: Die Galaxis könnte voller alter Erden sein.

Daniel Fischer

Pressemitteilung des Niels Bohr Institute: