Wie entsteht ein Exomond?

Welche Planeten sind die wahrscheinlichsten „Besitzer“ eines oder mehrerer Trabanten? Und wie entstehen Exomonde? Schon in unserem Sonnensystem gibt es darauf keine einfache Antwort. Denn so vielfältig wie die Monde sind auch ihre Entstehungsgeschichten. Dennoch können sie einiges darüber verraten, wo Exomonde am ehesten zu finden sein könnten.

Aus Staub und Gas herangewachsen

In unserem Sonnensystem sind die mondreichsten Planeten die großen Gasriesen jenseits des Asteroidengürtels. Jupiter und Saturn sind massereich genug, um durch ihre Anziehungskraft ganze Hofstaaten an Monden an sich zu binden. Diese entstanden gängiger Theorie nach aus Staub und Gesteinsbrocken, die diese Planeten schon in der Frühzeit des Sonnensystems umkreisten und dann langsam zu größeren Himmelskörpern heranwuchsen. Im Falle des Saturns könnten in den Ringen sogar noch heute kleine neue Monde entstehen.

Damit dies möglich wird, muss schon die protoplanetare Scheibe um den Mutterstern in diesem Bereich dicht genug sein, um neben dem Planeten noch genug Material für einen oder mehrere Monde zu enthalten. Weil massereiche Sterne tendenziell mehr Materie an sich ziehen können, müsste die Chance für Exomonde demnach um Rote Zwerge geringer sein als um sonnenähnliche oder noch schwerere Sterne. Außerdem sind Monde um massereichere Planeten wahrscheinlicher als um sehr kleine, weil sie mehr von diesen protoplanetaren Resten in ihre Orbits ziehen können.

Tatsächlich haben Astronomen vor wenigen Jahren erstmals eine mögliche Kinderstube von Exomonden entdeckt. Sie liegt um einen der beiden jungen Planeten des rund 400 Lichtjahre entfernten Sterns PDC-70, einem Stern, der etwas leichter ist als die Sonne und der noch von seiner protoplanetaren Staubscheibe umgeben ist. Aufnahmen des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) in Chile enthüllten, dass der äußere Planet PDS-70c von einer ausgedehnten und massereichen zirkumplanetaren Staubscheibe umgeben ist. Diese könnte genug Material enthalten, um drei Trabanten von Erdmond-Größe zu bilden.

Eingefangen und festgehalten

Die zweite Möglichkeit, wie ein Planet sich einen Mond zulegen kann, ist das Einfangen. So könnten der Saturnmond Phoebe und der Marsmond Phobos einst Asteroiden gewesen sein, die von der Schwerkraft ihrer Planeten festgehalten wurden. Das größte Beispiel für einen solchen gefangenen Mond ist jedoch der Neptunmond Triton. Sein retrograder, geneigter Orbit und seine Ähnlichkeit mit den eisigen Brocken des Kuipergürtels sprechen dafür, dass dieser Mond einst zu den transneptunischen Objekten gehörte und dann vom Neptun eingefangen wurde.

Ähnliches vermuten Astronomen auch für den Exomond Kepler-1625b-i. Demnach könnte dieser neptungroße Riesenmond ursprünglich der Kern eines heranwachsenden Protoplaneten im System um seinen Stern gewesen sein. Doch die Schwerkraft seines größeren Nachbarn Kelper-1625b zog diesen Planetenkeim an sich und machte ihn zum Trabanten, bevor er die Chance hatte, selbst Gas an sich zu ziehen und selbst ein Gasriese zu werden. „Der Radius und die Masse dieses Exomonds sind mit den Merkmalen des Planetenkerns eines Gasriesen vereinbar“, erklärt Bradley Hansen von der University of California in Los Angeles.

Aus Kollisionstrümmern gebildet

Und noch ein drittes Szenario gibt es. Ihm verdankt unser Erdmond seine Existenz. Er entstand, als der marsgroße Protoplanet Theia mit der jungen Erde zusammenstieß und dabei beide fast zerstört wurden. Ein Teil des verdampften Gesteins wurde vom noch intakten Erdkern angezogen und regenerierte unseren Planeten, der Rest kondensierte aus und bildete erst einen Trümmerring und die Erde, dann entstand aus diesem der Mond.

Ebenfalls aus Kollisionstrümmern entstanden ist wahrscheinlich der nur 34 Kilometer kleine Saturnmond Hippocamp. Dieser kreist so nahe am großen inneren Mond Proteus, dass er vermutlich aus Trümmern eines gewaltigen Einschlags auf diesem Nachbarmond gebildet wurde. Astronomen vermuten, dass diese Kollision große Mengen an Gesteinstrümmern ausschleuderte und damit Rohstoff für den kleinen Hippocamp lieferte.

Doch egal, wie ein Mond entstanden ist: Ob er auch erhalten bleibt, hängt von einer weiteren Voraussetzung ab….