Forschung

Der Zusammensetzung von Planeten auf der Spur

11.10.2018 - Je größer ein Planet, desto mehr Wasser­stoff und Helium umgibt ihn.

Bislang haben Astronomen bereits 3700 Planeten außerhalb des Sonnen­systems ent­deckt. Aus den Massen und Radien dieser Exo­planeten können die Forscher auf deren mitt­lere Dichte schließen. Ihre Struktur und ihre chemische Zusammen­setzung sind jedoch weiter­hin unklar. „Theore­tisch sind ver­schie­dene Szena­rien denk­bar. Zum Beispiel eine Welt aus reinem Wasser oder reinem Gestein oder Planeten mit einer Wasser­stoff-Helium-Atmo­sphäre, von denen wir den wahr­schein­lichen Radius erkunden können“, erklärt Michael Lozovsky von der Uni­ver­sität Zürich.

Planetenmodell

Abb.: Mögliche Struktur eines Exo­planeten mit einem Kern aus Gestein und einer Atmo­sphäre aus Gas (künst­le­rische Dar­stel­lung; Bild: U. Zürich)

Gemeinsam mit Kollegen hat Lozovsky jetzt mithilfe von Daten­banken und statis­tischer Ver­fahren Exo­planeten mit Atmo­sphäre unter­sucht. Aller­dings erlaubten die bisher direkt gemes­senen Daten keine Rück­schlüsse auf ihre Struktur. Denn unter­schied­liche Zusammen­setzungen können zu der­selben Masse und dem­selben Radius führen. Das Forscher­team hat 83 Exo­planeten mit bekannten Massen und Radien untersucht und dabei auch Tempe­ratur und der Reflexions­strahlung der Himmels­körper sowie Annahmen über ihre Struktur berück­sichtigt.

„Wir konnten erstmals statistisch nachweisen, dass es für die sehr häufig vor­kom­menden Exo­planeten mit einer vola­tilen Atmo­sphäre statis­tische Schwellen­werte gibt, die auf ihre Zusammen­setzung hin­weisen. Es gibt also einen Radius, ober­halb dessen keine Planeten mit der gleichen Struktur exis­tieren“, erklärt Lozovsky. Eine wichtige Rolle bei der Bestim­mung des Schwellen­radius spielen die Zahl der Elemente in der Gas­hülle, die schwerer als Helium sind, der Prozent­satz von Wasser­stoff und Helium sowie die Ver­tei­lung der Elemente in der Atmo­sphäre.

Die Forscher stellten zum Beispiel fest, dass Planeten mit einem Radius bis zum 1,4-fachen Erd­radius eine ähn­liche Struktur wie die terres­trischen Planeten auf­weisen. Ober­halb dieses Schwellen­wertes steigt der Anteil an Sili­katen oder anderer leichter Materi­alien. Die meisten Planeten mit einem Radius grösser als 1,6 Erd­radien müssen neben einem felsigen Kern auch einen Wasser­ozean oder eine Wasser­stoff-Helium-Hülle aufweisen. Ab 2,6 Erd­radien gibt es keine Wasser­welten mehr und die Planeten haben möglicher­weise eine Atmo­sphäre aus Wasser­stoff und Helium. Planeten mit vier Erd­radien und größer sind erwar­tungs­gemäß gas­reich und bestehen – ähn­lich wie Uranus und Neptun – aus mindes­tens zehn Prozent Wasser­stoff und Helium.

Die Ergebnisse der Studie ermöglichen es, die Entstehung und die Diver­sität von Planeten besser zu ver­stehen. Besonders intere­ssant ist der Schwellen­wert zwischen großen terres­trischen Planeten – den Super-Erden – und kleinen gas­förmigen Planeten, die auch als Mini-Neptune bezeichnet werden. Dieser liegt bei drei Erd­radien. Unter­halb dieser Grenze könnte man also erd­ähn­liche Planeten im weitesten Sinne finden.

U. Zürich / RK

Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

Öl- und abriebfreies Vakuum bis 10⁻³  mbar

VACUUBRAND präsentiert eine trockene und abriebfreie Schraubenpumpe für den Vakuumbereich bis 10⁻³ mbar. Die Pumpe besticht durch ihre wartungsfreie Technologie ohne Verschleißteile und weist ein Saugvermögen von 10 m³/h auf. VACUU·PURE 10 ist die ideale Lösung für Prozesse, bei denen partikel- und kohlenwasserstofffreies Vakuum im Bereich bis 10⁻³ mbar benötigt wird. Mit dieser Eigenschaft deckt die Schraubenpumpe viele Anwendungsgebiete ab – wie beispielsweise Analytik, Vorvakuum für Turbomolekularpumpen oder die Regeneration von Kryopumpen. Sie ermöglicht aber auch Prozesse wie die Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung, Wärmebehandlung, Entgasung oder Beschichtung. Da keine Verschleißteile zu tauschen sind und lästige Ölwechsel entfallen, ist ein unterbrechungsfreier Betrieb mit sehr langen Standzeiten möglich.

VACCU PURE 10

Lernen Sie VACUU·PURE 10 kennen.

Newsletter

Die Physik in Ihrer Mailbox – abonnieren Sie hier kostenlos den pro-physik.de Newsletter!

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum

Die HiScroll Serie besteht aus drei ölfreien und hermetisch dichten Scrollpumpen mit einem nominellen Saugvermögen von 6 – 20 m³/h. Die Pumpen zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Leistung beim Evakuieren gegen Atmosphäre aus. Ihre leistungsstarken IPM*-Synchronmotoren erzielen einen bis zu 15% höheren Wirkungsgrad in Vergleich zu konventionellen Antrieben.

*Interior Permanent-Magnet

Pfeiffer HiScroll Pumpen Video

Erfahren Sie mehr über die neue HiScroll Vakuumpumpe

Webinar: Von Transportmessungen in der Festkörperphysik zur Impedanzanalyse in der Elektrotechnik

Nach einer kurzen Einführung in das Lock-in Verstärker Messverfahren erfahren Sie, wie diese Messtechnik bessere und schnellere Transportmessungen ermöglicht.

Mehr Informationen zum Webinar

Virtuelle Jobbörse

Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Da die erste virtuelle Jobbörse mit mehr als 1.500 Registrierungen und über 1.000 teilnehmenden Personen ein sehr großer Erfolg für Anbieter und Teilnehmende war, bieten die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) und der Verlag Wiley-VCH eine weitere virtuelle Jobbörse im Herbst an.

Eventbeginn:
03.11.2020 - 12:00
Eventende:
03.11.2020 - 16:00

Mehr Informationen

Webinar: Von Transportmessungen in der Festkörperphysik zur Impedanzanalyse in der Elektrotechnik

Nach einer kurzen Einführung in das Lock-in Verstärker Messverfahren erfahren Sie, wie diese Messtechnik bessere und schnellere Transportmessungen ermöglicht.

Mehr Informationen zum Webinar

Virtuelle Jobbörse

Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Da die erste virtuelle Jobbörse mit mehr als 1.500 Registrierungen und über 1.000 teilnehmenden Personen ein sehr großer Erfolg für Anbieter und Teilnehmende war, bieten die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) und der Verlag Wiley-VCH eine weitere virtuelle Jobbörse im Herbst an.

Eventbeginn:
03.11.2020 - 12:00
Eventende:
03.11.2020 - 16:00

Mehr Informationen