Was Jupiter am Wachsen hinderte

Während seiner Entstehung wuchs Jupiter – der größte Planet unseres Sonnensystems – teils erheblich langsamer als bisher angenommen. Das legt ein theoretisches Modell nahe, das Wissenschaftler um Yann Alibert von der Universität Bern nun im Fachblatt „Nature Astronomy“ vorstellen. Kollisionen mit kilometergroßen Felsbrocken erhitzten den Ur-Jupiter demnach so stark, dass er in einer zwei Millionen Jahre dauernden Phase kaum Gas aus seinem Umfeld ansammeln konnte.

Sehr genaue Messungen von Isotopen in Meteoriten haben jüngst gezeigt, dass es im jungen Sonnensystem zwei unterschiedliche Reservoire von kleinen Gesteinskörpern gab, erläutern Alibert und seine Kollegen in ihrer Studie. Eine Million bis drei Millionen Jahre nach der Entstehung der Sonne waren diese beiden Gruppen offenbar voneinander getrennt. Dafür verantwortlich könnte die wachsende Anziehungskraft von Jupiter gewesen sein, der sich in dieser Zeit bildete, vermuten Astronomen. Computersimulationen zufolge müsste Jupiter dazu allerdings in den ersten eine Million Jahren auf 20 Erdmassen angewachsen sein und in den nachfolgenden zwei Millionen Jahren dann relativ langsam auf 50 Erdmassen. Erst danach beschleunigte sich sein Wachstum wieder, bis er seine heutige Masse von 300 Erdmassen erreichte. Dieses Szenario passt jedoch nicht zum gängigen Modell für die Entstehung von Jupiter. Demnach sammelten sich zunächst zentimetergroße Gesteinskörper und formten den Kern des Planeten. Als der Kern eine Masse von 20 Erdmassen überschritt, kam es durch die Schwerkraft zu einem sich selbst verstärkenden, rasanten Anwachsen des Planeten durch die Aufnahme von Gas aus der Umgebung.

Alibert und sein Team gingen nun der Frage nach, was dieses schnelle Anwachsen verhindert haben könnte. Mit neuen theoretischen Modellen zeigten sie, dass sich der entstehende Planet durch den Einschlag von kilometergroßen Gesteinskörpern – die sich inzwischen im jungen Sonnensystem gebildet hatten – stark aufheizte. Die hohe Temperatur in dieser Phase verhinderte, dass der Ur-Jupiter leichte Gase an sich binden konnte. Erst als der Zustrom von riesigen Felsbrocken nachließ, strömte wieder Gas aus dem umgebenden Weltall auf den Planeten und ließ ihn rasch auf seine endgültige Größe anwachsen.