KVHS Northeim 2025 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit

Milchstrasse: Planeten und Exoplaneten

Eigenschaften von Planeten und Exoplaneten

Planeten und Exoplaneten zeigen sich in grosser Vielfalt durch Variation von Masse, Zusammensetzung, Atmosphären, Temperaturen und Umlaufbahnen. Sie reichen von felsigen Welten wie die Erde über heisse Gasriesen bis hin zu exotischen Wasserwelten und sogar frei schwebenden Planeten.

Planetary Habitability Laboratory(PHL) : 51 erdähnliche Exoplaneten

1. Allgemeine Eigenschaften

Definition: Ein Planet ist ein Himmelskörper, der sich in einer stabilen Umlaufbahn um einen Stern befindet, gross genug ist, um eine runde Form zu haben, und seine Bahn von anderen Objekten bereinigt hat (nach der IAU-Definition).
Exoplanet: Ein Planet ausserhalb des Sonnensystems, der einen anderen Stern als die Sonne umkreist.

2. Physikalische Eigenschaften

Masse und Grösse

Massebereich: Von wenigen Erdmassen (Supererden) bis zu mehreren Jupitermassen (Gasriesen).
Radius: Von wenigen 1000 km (erdgrosse Planeten) bis zu über 100000 km (Jupiter-ähnliche Gasriesen).

Dichte

Gesteinsplaneten: Hohe Dichte ($3.0 - 5.5 g/cm^3$, wie die Erde oder Merkur).
Gasriesen: Geringere Dichte ($0.7 - 1.6 g/cm^3$, wie Jupiter und Saturn).
Eisriesen: Mittlere Dichte ($1.5 - 2.5 g/cm^3$, wie Neptun und Uranus).

Gravitation

Hängt von Masse und Radius ab.
Beeinflusst die Atmosphäre und mögliche Monde.

Magnetfeld

Starke Magnetfelder: Gasriesen wie Jupiter und Saturn.
Schwache oder fehlende Magnetfelder: Kleine, feste Planeten wie Mars oder Venus.

3. Atmosphärische Eigenschaften

Dicke: Von kaum vorhandenen Atmosphären (Merkur) bis zu extrem dichten Atmosphären (Venus, Jupiter).
Zusammensetzung:
- Gesteinsplaneten: Stickstoff, Sauerstoff, $CO_2$ (Erde, Venus, Mars).
- Gasriesen: Wasserstoff, Helium, Methan (Jupiter, Saturn).
- Eisriesen: Methan, Ammoniak (Neptun, Uranus).
Wetterphänomene: Stürme, Wolkenbildung, Regen (z. B. Methanregen auf Titan, Stürme auf Jupiter).

4. Thermische Eigenschaften

Oberflächentemperaturen: Von unter $-200 ^{\circ}C$ (Neptun, Pluto) bis über $450 ^{\circ}C$ (Venus).
Wärmequelle:
- Sonnenlicht für Planeten mit Atmosphären.
- Interne Wärme durch radioaktiven Zerfall oder Gezeitenkräfte (z. B. Io, Enceladus).
Albedo (Reflexionsvermögen): Einfluss auf Erwärmung (Eisplaneten haben hohe Albedo, dunkle Planeten niedrige).

5. Orbitale Eigenschaften

Bahnform: Fast kreisförmig (Erde) bis stark elliptisch (Pluto, viele Exoplaneten).
Umlaufzeit: Von Stunden (enge Exoplaneten) bis zu Jahrhunderten (ferne Objekte wie Sedna).
Rotation:
- Synchronisierte Rotation: Einige Planeten haben eine gebundene Rotation (z. B. Merkur).
- Schnelle Rotation: Gasriesen drehen sich oft sehr schnell (Jupiter rotiert in unter 10 Stunden).
Axialneigung: Beeinflusst Jahreszeiten (z. B. Erde: $23.5 ^{\circ}$, Uranus: $98 ^{\circ}$).

6. Geologische Eigenschaften

Gesteinsplaneten: Feste Kruste, Mantel, Kern (Erde, Mars).
Vulkanismus: Aktiv auf Venus, Io; erloschen auf Mars und Merkur.
Tektonik: Plattentektonik nur auf der Erde nachgewiesen.
Krater: Starke Kraterbildung auf atmosphärenlosen Körpern (Merkur, Mond).

7. Exoplaneten-spezifische Eigenschaften

Heisse Jupiter: Grosse Gasriesen in engen Umlaufbahnen um ihre Sterne.
Supererden: Feste Planeten grösser als die Erde, aber kleiner als Neptun.
Wasserwelten: Exoplaneten mit grossen Ozeanen unter einer dichten Atmosphäre.
Pulsarplaneten: Planeten, die tote Neutronensterne umkreisen.
Rogue Planets: Freifliegende Planeten ohne Sterne.

8. Bewohnbarkeit und Leben

Habitable Zone: Bereich um einen Stern, in dem flüssiges Wasser existieren kann.
Biosignaturen: Mögliche Anzeichen von Leben (Sauerstoff, Methan, Ozon).
Potenzielle Lebensformen: Mikroben (Mars, Europa), hypothetische Aliens auf Exoplaneten.