Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn Alltag der Sterne - Sternstunde der Menschheit! ______________________ Die Kosmogonie des Sonnensystems: Eine einmalige Fügung? von Hans J. Fahr Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn Auf dem Hügel 71, 53121 Bonn

Wo entstehen die Sterne mit Planetensystemen und Kometen ? Die Milchstraße: Eine Insel aus 100 Milliarden Sternen: Wo entstehen die Sterne mit Planetensystemen und Kometen ? 100 000 Lichtjahre Sind alle Sterne heute schon da - oder entstehen neue ? - Und wenn Ja! - Dann wo? 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Leuchtendes Universum zeigt Dichtestrukturen und Dunkelwolken ; es sieht nicht überall gleich aus im All! der Emissionsnebel M42 (Orion-Nebel) im Sternbild Orion in dessen Randgebieten auch heute noch Sterne entstehen. (Quelle NASA) Strenge Homogenität bedeutet Stillstand; balanciertes Gleichgewicht ! Geschehen aber geht einher mit Inhomogenitätenbildung und Strukturevolution in offenen thermodynamischen Systemen !

Warum kommt es zum Wolkenkollaps? Spielt die inter-atomare Gravitation eine Rolle ? Gravitativ gebundene Systeme 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Wann kollabiert eine Gaswolke? Annahme: Homogene Gaswolke! Warum kollabieren die Wolken an unserem Himmel nicht? ! !! Unsere Sonne? >>> ! 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

o Wo sind Entstehungsgebiete für sonnenähnliche Sterne ? Bild 2: Gezeigt ist die kritische Jeans-Masse Mc in Einheiten von Sonnenmassen Temperaturkonstanz vorausgesetzt. Die dicke Kurve dagegen nimmt Druckgleichgewicht mit der interstellaren Umgebung an. (Quelle: Physikalisches Blatt 37 (1981) Nr. 6 ) ISM- Zustands-Isobare o

Das Weltall ist überall „schwanger“! Geburtsplätze für Sonnen! Auch noch heute? 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Potentielle Kollapszentren am Rande einer Dunkelwolke, von Sternwinden freigelegt. Aber wie vollzieht sich ein Kollaps eigentlich?

Wegen Drehimpulserhaltung in einem abgeschlossenen System führt der Kollaps zunächst entweder auf einen Thorus .. oder auf eine Scheibe Thorus bei unzureichendem Drehimpulstransport Bild 8: Struktur einer kollabierenden Gaswolke von 10 Sonnenmassen nach 7074 Jahren, gesehen von der Kante der sich im Innern bildenden Scheibe (nach in 1995). Im Zentrum hat sich eine Masse von 2.7 M☉ geformt. Die Pfeile bezeichnen die lokalen hydrodynamischen e zu sehen. Viskose Scheibe bei effizientem Drehimpulstransport

Aber: Keine Scheibe - Keine Planeten - Keine Kometen! Gastorus Bild 4: Schematische Darstellung der Ausbildung eines Gastorus bei Erhaltung des Drehimpulses einer kollabierenden Gaskugel. Die unteren Kurven zeigen den geänderten Verlauf des Gravitationspotentials. Ein rotierender Thorus fragmentiert in mehrere Kollaps-Zentren Aber: Keine Scheibe - Keine Planeten - Keine Kometen! Bildung eines Vielstern-Systems

Die viskose Scheibe Bild 6: Schematische Darstellung der Entwicklung eines kollabierenden Gassystems unter wirksamer Drehimpulsabgabe von der inneren Gasansammlung (solar Kern) an die äußere Gasscheibe (planetarer Ring). In einer Scheibe wird Drehimpuls von innen nach außen, und Masse von außen nach innen transportiert Es entsteht ein protostellarer Kern und eine protoplanetare Scheibe: Letztere liefert die Saat für Planeten und Kometen!

Szenario der Systementstehung ? 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Das Gesetz der Scheibe 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Das Gesetz der protoplanetaren Scheibe und das Sonnensystem Kometen 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Temperaturverteilung in der protoplanetaren Scheibe Reibungsenergie + Selbstleuchtende Scheibe! Scheibe mit Wellen (Morfill and Sterzik, 1991) -3/4 Stationäre Scheibe 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Chemische Kondensationssequenz in der protoplanetaren Scheibe Gas-Scheibe mit einem kosmischen Abundanzengemisch Das gesamte Periodensystem in einer Wolke! Kometen entstehen am Scheibenaußenrand: Schnee im frühen Sonnen- system! 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Seitenansicht eines entstehenden Planetensystems Protoplaneten Bild 7: Gastemperatur TGas und Staubtemperatur TKond am Innenrand des planetaren Ringes, aufgetragen gegen dessen Abstand vom Sonnenzentrum. Gleichzeitig sind Kondensationslinien für bestimmte Stoffe des solaren Urnebels angegeben. Seitenansicht eines entstehenden Planetensystems Kometen! Temperaturgefälle in der Scheibe und die Kondensationssequenz Am Scheibenrand bilden sich kometare Eiskörper

Mineralische Sublimationen/Kondensationen 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Protostellare Gasscheibe: Wie bilden sich hier Festkörper? wie Planeten?, oder Kometen? ? ? ? Wie kommen die Rosinen in den Pfannkuchen ? 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Instabilität in der Protoscheibe:Safronov, Goldreich, Ward, Weidenschilling etc. 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Staubscheibe um TW-Hydrae mit primordialen Planeten? 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Simuliertes Sonnensystem: Jungplaneten in resonanten Bahnen 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Ein neues Sonnensystem: Gerade erst von ALMA entdeckt! 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Grundeigenschaften des Sonnensystems , prograder Umlauf Vielleicht: Das Geheimnis des Sonnensystems! 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Das Sonnensystem: Standard in der Astrophysik? Sonne =?= normaler Stern? 8 Planeten, 3 Zwergplaneten + tausende Asteroiden + Billionen von Kometen ! 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Das Sonnensystem und seine Planeten +? 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Das ist das Gesicht eines Kleinplaneten 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Äußerer Aufbau des Sonnensystems und der Edgeworth-Kuiper Gürtel 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr The lunar surface as historical archive of cometary impacts by cratering records 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Impact history of the lunar surface 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Comet Ikeya (1993a): A Kuiper belt object seen at March 17, 1993 with magnitude 4.4

Different families of Comets A: The Jupiter family: P smaller 20 years Mean lifetime: 450000 years with 7 % sun-captured and 90 % escapers B: The Halley family: P between 20 and 200 years; comets of the inner Oort disk, Mean lifetimes: 100 million years C: The long-period comets: P larger 200 years! Comets of the outer Oort cloud Mean lifetime: 1 billion years 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Verteilung des kometaren Umlaufssinnes: Ret/Pro Nearly isotropic About 200 of those have been observed prograde 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Periodenverteilung der Oort`schen Kometen Isotropic Hyperbolic orbits Elliptic orbits (1/a) measures the total energy of the objects! 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Orbitale Driften der Kometen In-ecliptic drifts Latitudinal drifts Inner Oort disk 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Die innere Oort-Scheibe und die äußere Oort-Wolke 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Verteilung der Aphelien der langperiodischen Kometen: Etwa 250 beobachtete Objekte 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Orbit perturbations by close-by stellar passages 1 Billiarde Objekte = 1 pulversisierte Jupitermasse ! = 1 Milli-Sonne! 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Motion of Solar System through the Galaxy: Changing galactic environments and galactic tidal forces 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr Correlations with biologic mass extinctions 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr

Wo sind andere Exo-Planeten? 19. RF-Kolloquium / Entstehung des Sonnensystems / Hans J.Fahr