Solitäre Planeten?

[P_E_T_E_R]

Unter Planeten stellt man sich ja gewöhnlich die aus dem Urnebel einer Sterngeburt hervorgegangenen Begleiter minderer Masse vor, welche gravitativ an das Zentralgestirn gebunden sind. Allerdings wird schon seit einiger Zeit spekuliert, ob es auch solitäre Einzelgänger-Planeten, oder Rogue Planets, geben könnte, die losgelöst von einem Stern im interstellaren Raum unterwegs sein könnten.

Der Nachweis solcher interstellarer Vagabunden, wenn sie denn existieren sollten, ist aber besonders schwierig, weil die Standardmethoden für den Nachweis von Exoplaneten, wie die Doppler- und auch die Transit-Methode, ohne Zentralgestirn ja nicht möglich sind. Bleibt im Grunde nur Gravitational Microlensing von Sternlicht im Hintergrund, wie es insbesondere vom Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) seit 1992 von polnischen Astronomen mit einem 1,3 m Teleskop in Chile eingesetzt wird. Damit werden besonders sternreiche Felder quasi im Dauereinsatz observiert. Zu den Entdeckungen zählt auch OGLE-2016-BLG-1928, ein solitärer Kandidat mit einer mutmaßlichen Masse von 0,3 bis 1,0 Erdmassen:

A terrestrial-mass rogue planet candidate detected in the shortest-timescale microlensing event

Eine Untersuchung von K2C9-Daten des Kepler-Observatoriums von 2016 hat jetzt weitere solcher erdgroßer Kandidaten ohne erkennbare Bindung an Sterne aufgedeckt:

Kepler K2 Campaign 9 – I. Candidate short-duration events from the first space-based survey for planetary microlensing

Das Dilemma solcher isolierter Mikrolinsen-Ereignisse im freien interstellaren Raum ist natürlich, dass sie nur einmal kurz passieren und dann nie wieder. Nur selten werden sie zeitgleich von unabhängigen Beobachtern registriert.

Kepler telescope glimpses population of free-floating planets

Wie muss man sich solche solitären Planeten im interstellaren Raum fernab von der wärmenden Bestrahlung eines Zentralgestirn vorstellen? Nicht unbedingt völlig lebensfeindlich:

Life-sustaining planets in interstellar space?

 

[Ehemaliges Mitglied]

Spannend und geheimnisvoll... ich finde das Theme schon länger sehr faszinierend.

lg
Niki

 

[holger_merlitz]

Diese Planeten werden doch vornehmlich von Space-Piraten genutzt, die dort ihre Schmuggelwaren umschlagen. Meist keine freundlichen Orte, Gin Tonic bekommt man meist jedoch auch dort ....

Viele Grüße,
Holger

 

[P_E_T_E_R]

Jetzt auch bei S&T:

Astronomers uncovered four new Earth-mass rogue planet candidates by searching for microlensing events observed with Kepler.

 

[MünchenBeiNacht]

Hallo Peter @P_E_T_E_R ,
Danke Dir für diesen interessanten Beitrag mit Fakten die mein astronomisches Wissen irgendwie ziemlich überfordern. Was aber nicht wirklich schwer ist. Ich frage mich nur, wandert so ein Vagabund dann quasi "nur" durch unsere Galaxie und ist dann doch vielleicht z.B. an das zentrale schwarze Loch gebunden oder ist er quasi völlig frei und besucht dann eben mal auch andere Galaxien, auch wenn es ein bisschen dauern dürfte ... Fragen, Fragen über Fragen ...
Viele Grüße MünchenBeiNacht - Ewald

 

[holger_merlitz]

Hallo Peter @P_E_T_E_R ,
Danke Dir für diesen interessanten Beitrag mit Fakten die mein astronomisches Wissen irgendwie ziemlich überfordern. Was aber nicht wirklich schwer ist. Ich frage mich nur, wandert so ein Vagabund dann quasi "nur" durch unsere Galaxie und ist dann doch vielleicht z.B. an das zentrale schwarze Loch gebunden oder ist er quasi völlig frei und besucht dann eben mal auch andere Galaxien, auch wenn es ein bisschen dauern dürfte ... Fragen, Fragen über Fragen ...
Viele Grüße MünchenBeiNacht - Ewald

Wie jeder andere Himmelskörper sind auch diese vagabundierenden Planeten an die Gravitation der Milchstraße gebunden, d.h. sie folgen ihrer eigenen Umlaufbahn um das Zentrum. Durch nahe Begegnungen mit Sternen könnten sie allerdings auch mal kräftig beschleunigt werden und dann eventuell die Fluchtgeschwindigkeit der Galaxie überschreiten. In diesem (eher seltenen) Fall würden sie ihre Reise im intergalaktischen Raum fortsetzen.

Viele Grüße,
Holger

 

[hhh]

Die Fluchtgeschwindigkeit würde ca. 550 km/s (im Vergleich zu ca. 42 km/s aus unserem Sonnensystem und 11,2 km/s von der Erde), das ist schon ganz ordentlich, bei Sternen wurde sowas schon beobachtet: S5-HVS1 schafft ca. 1800 km/s https://en.wikipedia.org/wiki/S5-HVS1 (aber der stammt aus einem Doppelsternsystem und hatte das schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße als Hilfe).

Es dürfte aber echt langweilig sein, so einsam zwischen den Galaxien

​

 

[Auriga_HH]

Langeweile ist doch nur ein anderes Wort für Ewigkeit, und in diesem speziellen Fall passt eben beides.

 

[MünchenBeiNacht]

Es dürfte aber echt langweilig sein, so einsam zwischen den Galaxien

Diese Planeten werden doch vornehmlich von Space-Piraten genutzt, die dort ihre Schmuggelwaren umschlagen. Meist keine freundlichen Orte, Gin Tonic bekommt man meist jedoch auch dort ....

Hängt halt vom Gin Tonic Vorrat ab, ab wann die Party keinen Spaß mehr macht, finde ich!
MünchenGinTonic - Ewald

 

[P_E_T_E_R]

Wie jeder andere Himmelskörper sind auch diese vagabundierenden Planeten an die Gravitation der Milchstraße gebunden, d.h. sie folgen ihrer eigenen Umlaufbahn um das Zentrum. Durch nahe Begegnungen mit Sternen könnten sie allerdings auch mal kräftig beschleunigt werden und dann eventuell die Fluchtgeschwindigkeit der Galaxie überschreiten. In diesem (eher seltenen) Fall würden sie ihre Reise im intergalaktischen Raum fortsetzen.

Wobei eine nahe Begegnung mit einem Einzelstern nicht ausreichen würde, denn dann hätte der Körper nach der Begegnung nicht mehr Bewegungsenergie als vorher.

Die galaktische Fluchtgeschwindigkeit aus der Umgebung der Sonne beträgt ca. 580 km/s und man kennt ja sog. Hypervelocity Stars mit einer höheren Geschwindigkeit. Wobei man annimt, dass sie eine Begegnung mit einem Doppelstern hatten. Ob so ein Szenario auch für Körper mit so geringer Masse wie Planeten funktioniert, ist aber unklar.

Origin of hypervelocity stars

Very massive runaway stars from three-body encounters

The escape speed curve of the Galaxy obtained from Gaia DR2 implies a heavy Milky Way

Stars' escape velocity shows how to exit the Milky Way

 

[holger_merlitz]

Hallo Peter,

doch, ein Swing-by zwischen einem Planeten und einem vorbei rauschenden Stern wäre möglich, bei dem der Planet an Geschwindigkeit gewinnt (und dem Stern entsprechend Energie entzieht). Ist natürlich weit weniger wahrscheinlich als eine katastrophale Beschleunigung eines Planeten in einem Mehrfachsystem.

Viele Grüße,
Holger

 

[P_E_T_E_R]

doch, ein Swing-by zwischen einem Planeten und einem vorbei rauschenden Stern wäre möglich, bei dem der Planet an Geschwindigkeit gewinnt (und dem Stern entsprechend Energie entzieht). Ist natürlich weit weniger wahrscheinlich als eine katastrophale Beschleunigung eines Planeten in einem Mehrfachsystem.

Hallo Holger, wenn man das im Bezugssystem des vorbei rauschenden Sterns betrachtet, stürzt der vagabundierende Planet mit einer asymptotischen Anfangsgeschwindigkeit in den Potentialtrichter des Sterns und verlässt ihn danach wieder mit derselben asymptotischen Endgeschwindigkeit. Ohne Kollision ist das effektiv eine elastische Streuung ohne Energieverlust. In großer Entfernung vom Stern hat der Planet nach der Passage wieder die selbe kinetische Energie wie vor der Passage, allerdings wird die Richtung abgelenkt. So ähnlich wie bei Oumuamua ... - Gruß, Peter

 

[Ehemaliges Mitglied 31195]

Hallo,

ich möchte euren Gelehrtendisput nicht stören, aber Sterne wie die Sonne umkreisen das Milchstrassenzentrum mit 200-250 km/s. Da könnte ein freitreibender Planet schon einiges an Energie in einem Swing-By abknapsen. Der Planet und der Stern sind ja nicht alleine, sondern der dritte Körper ist die Milchstrasse. Ich habe jetzt keine Vorstellung auf welches Delta-V man da kommt, aber sicher mehr als bei einer Sonde am Jupiter.

Gruß

*entfernt*

 

[P_E_T_E_R]

Sterne wie die Sonne umkreisen das Milchstrassenzentrum mit 200-250 km/s. Da könnte ein freitreibender Planet schon einiges an Energie in einem Swing-By abknapsen.

Die 200-250 km/s sind doch die mittlere Umlaufgeschwindigkeit der Milchstraße in der Umgebung der Sonne! Wie willst du davon etwas abknapsen? Wenn das gelänge, müsste das betreffende Objekt ja seinen galaktischen Orbit verlassen.

 

[Ehemaliges Mitglied 31195]

Die Bahn des hypothetischen Planeten müßte natürlich zufällig so sein, daß ein Swing-By funktioniert. Genauso wie bei einer Sonde am Jupiter. Ein Trojaner der sich in der gleichen Bahn wie Jupiter bewegt, macht natürlich auch kein Swing-By. Wie Holger oben sagt wäre es möglich, darum ging es - aber nicht in jedem Fall.

Gruß

*entfernt*

 

[Okke_Dillen]

Na dann müßte er aber schon ziemlich von links nach quer zur Milchstraße kommen. Ok, es gibt wohl auch Gegenläufer aka Geisterfahrer, zB aus früheren GX-Fusionen.

A propos, in dem Link zu Wikipedia von Peter oben gibts ein Bild von dem, was GAIA dazu gefunden hat:

Stellar kinematics - Wikipedia

en.wikipedia.org

Also da gibts schon einige spannende Kandidaten dabei (orange). Ok, es sind Sterne, keine Planeten... ?

VG Okke

 

[Ehemaliges Mitglied 31195]

Die Hypervelocity-Sterne sind ja nur die Extremisten der Swing-By-Kandidaten. Geringe bis mäßige Geschwindigkeitsänderungen bei Vorbeiflügen gibt es wohl zuhauf. Genau wie bei Kometen im Sonnensystem, wenn sie den großen Planeten zu nahe kommen. Einige werden regelrecht aus dem Sonnensystem rauskatapultiert, bei anderen äußert sich das lediglich in geringen Bahnänderungen und schlechter Bahnvoraussage. Die müßen deshalb nicht nur von links nach quer kommen. In einem N-Körpersystem hat man es eigentlich fast ständig mit "Swing-By"-Effekten zu tun. Wenn das nicht besonders groß ist, nennt man es halt nur "Bahnstörungen".

Gruß

*entfernt*

 

[P_E_T_E_R]

In einem N-Körpersystem hat man es eigentlich fast ständig mit "Swing-By"-Effekten zu tun.

Naja, wenn du unter "fast ständig" alle paar Milliarden Jahre meinst, wie man das in einem typischen Kugelsternhaufen vorfindet, gebe ich dir recht:

Relaxationszeit

Um bei einem "Swing-By" richtig Fahrt aufzunehmen, reicht es ja nicht, dicht genug an einen Stern heranzukommen. Da muss auch die Richtung stimmen, sonst passiert eher das Gegenteil, nämlich eine Abbremsung.

Gravity assist

 

[Ehemaliges Mitglied 31195]

Hallo,

wann fängt ein Swing-By an und hört eine Bahnstörung auf? Gibt es da eine Definition?

Um bei einem "Swing-By" richtig Fahrt aufzunehmen, reicht es ja nicht, dicht genug an einen Stern heranzukommen. Da muss auch die Richtung stimmen, sonst passiert eher das Gegenteil, nämlich eine Abbremsung.

Wie bei einem Venus Swing-by wenn man abbremsen will um zum Merkur zu kommen .
Ein Swing-by ist nicht durch Beschleunigung oder Abbremsung definiert, sondern nur durch eine Geschwindigkeitsänderung, Richtungsänderung oder Bahnebenenänderung. Kann man einfach ja auch hier nachlesen: Swing-by – Wikipedia
Dann muß man sich nicht den Mund fusselig reden.

Gruß

*entfernt*

 

[P_E_T_E_R]

wann fängt ein Swing-By an und hört eine Bahnstörung auf? Gibt es da eine Definition?

Hallo Heiko, keine Ahnung, ob es da eine "offizielle" Definition gibt. Im Sinne der oben zitierten Relaxationszeit für die Dynamik in Kugelsternhaufen würde man von einem Δv in gleicher Größenordnung wie die Geschwindigkeit des betroffenen Körpers ausgehen, so dass die Bahnhistorie damit effektiv ausgelöscht wird. - Gruß, Peter