Das Geheimnis des "Echos", das Millionen von Jahren im Universum überdauert

Alte seismische Wellen und wie wir sie „hören“

Simulation zweier kollidierender Planeten (Foto: NASA).

In der Entstehungsgeschichte des Universums sind Kollisionen zwischen Planeten keine seltenen Phänomene. Das frühe Sonnensystem glich einem kosmischen Schlachtfeld, auf dem Planeten, Monde und Asteroiden aufeinanderprallten und dabei Tausende großer und kleiner Einschlagkrater hinterließen, vor allem auf der Oberfläche des Mondes.

Diese Kollisionen hinterlassen jedoch mehr als nur oberflächliche Spuren. Einer neuen Studie zufolge, die Anfang 2025 veröffentlicht wurde, könnten sie tief im Inneren des Planeten seismische Schwingungen auslösen, die Millionen von Jahren andauern und ein schwelendes „Echo“ erzeugen, das von hochentwickelten optischen Instrumenten wie dem James Webb Space Telescope (JWST) erfasst werden könnte.

Die von Dr. JJ Zanazzi, einem theoretischen Physiker an der University of California in Berkeley, geleitete Studie simulierte eine Kollision zwischen zwei Gasriesen: ein junger, kleinerer Planet kollidiert mit einem größeren, älteren Planeten.

Das Ziel des Teams besteht darin, herauszufinden, ob die Kollision seismische Wellen erzeugt hat, die groß genug sind und lange genug anhalten, um von der Erde aus photometrisch (d. h. durch Messung der Helligkeit) beobachtet zu werden.

Obwohl das JWST seismische Wellen nicht direkt aufzeichnet, ist es dank seiner Fähigkeit, Licht mit extrem hoher Präzision zu messen, durchaus in der Lage, kleine Änderungen im von Planeten ausgestrahlten Licht zu erkennen. Dies ist eine Folge innerer seismischer Schwingungen.

Die beiden wichtigsten Schwingungsarten sind der f-Modus (Oberflächenschwingungen, wie Wellen auf der Wasseroberfläche) und der p-Modus (Druckschwingungen, wie Schallwellen). Diese Schwankungen wirken sich nicht nur auf die Atmosphäre des Planeten aus, sondern reichen auch tief in den Kern hinein und verändern mit der Zeit die Art und Weise, wie der Planet leuchtet.

Planet Beta Pictoris b und die „Echos“ einer prähistorischen Kollision

Beta Pictoris b ist Gegenstand von Forschungsarbeiten, die darauf schließen lassen, dass es auch heute noch Nachbeben geben könnte (Foto: Sci-news).

Das konkrete Forschungsobjekt ist der Planet Beta Pictoris b – ein riesiger, junger Planet, der etwa 63 Lichtjahre von der Erde entfernt liegt, etwa die 13-fache Masse des Jupiters besitzt und erst etwa 12 bis 20 Millionen Jahre alt ist.

Das Team simulierte ein Szenario, in dem ein Planet mit einer Masse ähnlich der des Neptun (entspricht der 17-fachen Masse der Erde) mit Beta Pictoris b kollidiert.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Kollision nicht nur zur Ansammlung riesiger Mengen Schwermetalle (von 100 bis 300 Erdmassen) beitrug, sondern auch seismische Schwingungen auslöste, die für einen Zeitraum andauern könnten, der der Lebenszeit des Planeten entspricht.

Wenn die Kollision vor 9 bis 18 Millionen Jahren stattgefunden hat, könnten diese Schwingungen auch heute noch existieren und vom JWST erkannt werden.

Es liefert nicht nur Informationen über die innere Struktur des Planeten, wie etwa Materialdichte und Schichtung. Diese Schwingungen helfen dabei, die Entstehung und Entwicklung von Planeten nachzuvollziehen und eröffnen neue Forschungsrichtungen in der extrasolaren Planetenseismologie.

Die Studie deutet außerdem darauf hin, dass nicht nur Kollisionen, sondern auch die durch die Gezeitengravitationskräfte des Muttersterns bedingte Bahnmigration Schwingungsmodi im Planeten anregen können, insbesondere bei Gasriesen mit stark exzentrischen Umlaufbahnen.

Dies gilt als neuer Ansatz, der Menschen dabei hilft, Signale aus dem Inneren weit entfernter Planeten im Universum zu „hören“, selbst wenn diese Dutzende Lichtjahre von der Erde entfernt sind.

Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/bi-an-ve-tieng-vang-keo-dai-hang-trieu-nam-trong-vu-tru-20250510081629043.htm