{"id":24509,"date":"2017-11-17T07:00:45","date_gmt":"2017-11-17T06:00:45","guid":{"rendered":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/11\/17\/sternengeschichten-folge-260-das-nizza-modell\/"},"modified":"2025-05-14T16:40:22","modified_gmt":"2025-05-14T14:40:22","slug":"sternengeschichten-folge-260-das-nizza-modell","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/2017\/11\/17\/sternengeschichten-folge-260-das-nizza-modell\/","title":{"rendered":"Sternengeschichten Folge 260: Das Nizza-Modell"},"content":{"rendered":"

\"SG_Logo\"<\/a>Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts<\/a>. Die Folge gibt es auch als MP3-Download<\/a> und YouTube-Video<\/a>.<\/i><\/p>\n

Mehr Informationen: [Podcast-Feed<\/a>][iTunes<\/a>][Bitlove<\/a>][Facebook<\/a>] [Twitter<\/a>][Sternengeschichten-App<\/a>]<\/i><\/b>
\n\u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len.<\/span>
\n—————————————————————————————
\nSternengeschichten Folge 260: Das Nizza-Modell<\/b><\/p>\n

Die Astronomie ist eine Wissenschaft die einen ganz besonderen Blick auf die Vergangenheit wirft. Wortw\u00f6rtlich, denn immerhin ist jeder Blick hinaus ins Weltall auch ein Blick zur\u00fcck in die Zeit. Wir sehen das, was war als sich das Licht aus den Tiefen des Kosmos zu uns auf den Weg gemacht hat. Das ist eine einmalige M\u00f6glichkeit heraus zu finden wie alles entstanden ist. Wir k\u00f6nnen Galaxien beobachten die kurz nach dem Urknall entstanden sind und die letzten Spuren des allerersten Lichts im Universum. <\/p>\n

\"Nizza<\/a>
Nizza ist super! (Bild: Giuseppe Garibaldi, Public Domain<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Aber manchmal ist es auch schwierig beziehungsweise sogar unm\u00f6glich etwas konkretes \u00fcber die Vergangenheit zu entdecken. Zum Beispiel wenn es um die Entstehung unseres Sonnensystems geht. Wir sehen die Sonne und die Planeten und all die anderen Himmelsk\u00f6rper des Systems so wie sie jetzt sind. Von den \u00e4u\u00dferen Regionen des Sonnensystems braucht das Licht zwar auch ein paar Stunden bis zu uns aber das hilft uns nicht gro\u00dfartig weiter wenn wir wissen wollen wie alles vor 4,5 Milliarden Jahren angefangen hat. <\/p>\n

Wir haben in diesem Fall nur zwei M\u00f6glichkeiten. Wir k\u00f6nnen entweder andere<\/i> Planetensysteme beobachten die weit entfernt und gerade in der Entstehung begriffen sind. Dort k\u00f6nnen wir beobachten wie Planeten entstehen. Allerdings sehen wir immer nur Schnappsch\u00fcsse bestimmter Phasen; die komplette Entstehung eines Planetensystems dauert viele Millionen Jahre. Und wir sehen eben andere<\/i> Systeme und nicht unser eigenes. Wir k\u00f6nnen nur spekulieren dass das was dort passiert im wesentlichen auch bei uns abgelaufen sein muss.<\/p>\n

Die andere M\u00f6glichkeit besteht in Computersimulationen. Wir kennen die physikalischen Gesetze nach denen Materie miteinander wechselwirkt. Und wir haben eine ziemlich gute Vorstellung von dem was da war als es das Sonnensystem noch nicht gab. Da war nur eine gro\u00dfe Wolke aus Gas und Staub die langsam kollabiert ist. Ein Stern entstand – das war das Thema der allerersten Folge der Sternengeschichten – und aus dem restlichen Material bildeten sich die Planeten. Im Prinzip k\u00f6nnen wir ein Computermodell erstellen in dem genau die gleichen Prozesse ablaufen wie sie auch in der Realit\u00e4t abgelaufen sind. Und wenn am Ende der Simulation das Sonnensystem im Computer genau so aussieht wie das das wir beobachten dann k\u00f6nnen wir mit einiger Berechtigung davon ausgehen dass das Modell uns das zeigt was damals wirklich passiert ist.<\/p>\n

Nat\u00fcrlich ist die Praxis wesentlich komplizierter als die Theorie. Die Computer die wir haben sind nicht gut genug um die Entstehung eines kompletten Sonnensystems ausgehend von einer Wolke aus Gas und Staub \u00fcber 4,5 Milliarden Jahre hinweg komplett zu simulieren. Aber wir haben zumindest interessante und wichtige Phasen in der Entwicklung unseres Sonnensystems im Modell nachgebaut. Eines davon ist das Nizza-Modell<\/i> und es beschreibt quasi die wilde Jugend der Planeten.<\/p>\n

Das Nizza-Modell wurde 1997 von vier Wissenschaftlern vorgestellt: Rodney Gomes aus Argentinien, Hal Levison aus den USA, Alessandro Morbidelli aus Italien und Kleomenis Tsiganis aus Griechenland. Gearbeitet haben sie am Observatoire de la C\u00f4te d’Azur bei Nizza in Frankreich und von dieser Stadt hat das Modell auch seinen Namen bekommen. <\/p>\n

Das Modell der vier Wissenschaftler setzt nicht bei der eigentlichen Entstehung des Sonnensystems ein. Sondern ungef\u00e4hr 500 Millionen Jahre sp\u00e4ter. Die Sonne ist schon entstanden, ebenso die Planeten. Das Gas und der Staub aus der urspr\u00fcnglichen Scheibe hat sich verfl\u00fcchtigt. Aber das Planetensystem sah damals trotzdem anders aus als heute. Das Nizza-Modell beginnt mit Planeten die sich auf nahezu perfekten Kreisbahnen befinden. Es geht au\u00dferdem davon aus dass sich die vier gro\u00dfen Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun damals alle viel n\u00e4her an der Sonne befunden haben als heute. Heute zieht Neptun mit dem 30fachen Abstand zwischen Erde und Sonne als fernster Planet seine Runden im \u00e4u\u00dferen Sonnensystem. Im Nizza-Modell dr\u00e4ngen sich alle acht Planeten in knapp der H\u00e4lfte des Raums; die \u00e4u\u00dferste Umlaufbahn befindet sich im 17fachen Erdabstand von der Sonne. <\/p>\n

\"Die<\/a>
Die Hauptdarsteller im Nizza-Modell (Bild: NASA\/JPL<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

Au\u00dferdem gibt es noch viel mehr Asteroiden als heute. Diese Brocken aus Eis und Gestein sind ja das was von der ganzen Planetenentstehung \u00fcbrig geblieben ist, all die zusammengeklumpten Brocken aus dem Material der urspr\u00fcnglichen Gas- und Staubscheibe. Im Laufe der Zeit hat die Zahl dieser Kleink\u00f6rper im Sonnensystem abgenommen – und wie das passiert ist wird unter anderem durch das Nizza-Modell erkl\u00e4rt. Damals jedenfalls reichte eine dichte Scheibe aus Kleink\u00f6rpern von der \u00e4u\u00dfersten Umlaufbahn der Planeten bis hinaus zum 35fachen Abstand zwischen Erde und Sonne. Zusammen hatten all diese Asteroiden eine Masse die dem 35fachen der Erdmasse entspricht. Heute dagegen haben alle Asteroiden im Sonnensystem zusammen nur etwa die Achtfache Masse des Mondes.<\/p>\n

All diese Annahmen sind nat\u00fcrlich nur Annahmen. Es muss nicht so gewesen sein – aber das was wir \u00fcber die Entstehung von Planetensystemen wissen l\u00e4sst diese Ausgangssituation zumindest plausibel erscheinen. Damals war es also anders als heute – zumindest im Nizza-Modell. Aber es zeigt uns wie aus diesem System das uns bekannte Planetensystem wurde. Dazu haben die Wissenschaftler jede Menge Simulationen am Computer laufen lassen um zu sehen was passiert. <\/p>\n

Zuerst einmal nicht viel. Vereinzelt kommt es zu gravitativen Wechselwirkungen zwischen den vier \u00e4u\u00dferen Planeten und den Asteroiden. Die kleinen Asteroiden werden aus der Scheibe geworfen und das f\u00fchrt zu winzigen \u00c4nderungen in der Bahn der Planeten. Die Gravitation wirkt ja immer in beide Richtungen. W\u00e4ren damals so wenig Asteroiden vorhanden wie heute dann w\u00e4re auch weiterhin nicht viel passiert. Aber es gab in dieser Fr\u00fchzeit des Sonnensystems viel, viel mehr von ihnen und somit auch viel, viel mehr Interaktionen. Und Kleinvieh macht auch Mist – oder anders gesagt: Die vielen kleinen \u00c4nderungen in den Bahnen der Planeten haben dazu gef\u00fchrt dass die langsam ihre Umlaufbahnen vergr\u00f6\u00dfert haben. Zumindest drei davon: Saturn, Uranus und Neptun. Jupiter dagegen verkleinerte seine Bahn ein wenig. <\/p>\n

Das ging ein paar hundert Millionen Jahre so weiter. Die Planeten wanderten durchs Sonnensystem und schleuderten Asteroiden durch die Gegend. Aber dann passierte etwas interessantes. Der Abstand zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn hatte sich genau so ver\u00e4ndert das ein Umlauf von Saturn doppelt so lange dauerte wie ein Umlauf von Jupiter um die Sonne. Es gab eine Resonanz<\/i> (dar\u00fcber habe ich in Folge 8 der Sternengeschichten schon genauer gesprochen). Die gravitativen Kr\u00e4fte zwischen den beiden Planeten konnten sich aufschaukeln und das hatte Folgen. Die Bahnen der Planeten wurden immer elliptischer; sie wichen immer mehr von der Kreisform ab. Saturn, Uranus und Neptun hatten langgestrecktere Bahnen als vorher und konnten sich selbst und vor allem den Asteroiden in der Scheibe viel \u00f6fter viel n\u00e4her kommen. Viel mehr Asteroiden als vorher wurden durch die Gegend geschleudert. In astronomisch kurzer Zeit hat sich die gro\u00dfe Scheibe quasi aufgel\u00f6st; die Asteroiden sind entweder weit hinaus in die allerfernsten Regionen des Sonnensystems geworfen worden oder aber mit den Planeten kollidiert. <\/p>\n

Hier bietet sich auch das erste Mal eine M\u00f6glichkeit das Nizza-Modell zu \u00fcberpr\u00fcfen. Wir sehen n\u00e4mlich an den Kratern auf Erde, Mond und Mars dass es in der Fr\u00fchzeit des Sonnensystems eine kurze Phase gegeben hat in der deutlich mehr Asteroideneinschl\u00e4ge stattgefunden haben als davor oder danach. Und zeitlich passt sie genau zu dem was das Nizza-Modell beschreibt. Aber das ist noch nicht alles.<\/p>\n

Wie ich in Folge 31 erz\u00e4hlt habe, hat Jupiter sogenannte „Trojaner“-Asteroiden, also Asteroiden die sich mit ihm auf seiner Bahn in einer speziellen stabilen Konfiguration bewegen. Asteroiden die sich in solchen stabilen „Lagrange-Punkten“ befinden bleiben auch dort. W\u00e4hrend der Resonanz-Phase von Jupiter und Saturn waren die Regionen um die Langrange-Punkte allerdings dynamisch nicht so abgeschlossen wie heute. Sie waren quasi „offen“, d.h. es war m\u00f6glich Asteroiden einzufangen. Genau das w\u00fcrde erkl\u00e4ren warum Jupiter \u00fcberhaupt so viele Trojaner hat wie wir heute beobachten.<\/p>\n

Aus den Asteroiden die all das \u00fcberlebt haben ist der Kuiper-G\u00fcrtel entstanden, der Asteroideng\u00fcrtel den wir heute au\u00dferhalb der Neptunbahn finden k\u00f6nnen. Und auch hier passen die Ergebnisse des Nizza-Modells gut zur realen Verteilung der Asteroiden dort. <\/p>\n

\"Neptun:<\/a>
Neptun: Hat sich vorbei geschummelt!(Bild: NASA\/JPL<\/a>)<\/figcaption><\/figure>\n

In all den chaotischen Vorg\u00e4ngen damals k\u00f6nnten auch einige der Monde der \u00e4u\u00dferen Planeten ihren Ursprung haben. Gro\u00dfe Monde wie zum Beispiel Titan beim Saturn oder Europa bei Jupiter sind vermutlich gleichzeitig mit ihren Planeten und auf die gleiche Art entstanden. Aber die Dutzenden kleinen Monde der gro\u00dfen Planeten sind vermutlich eingefangen worden. Allerdings f\u00e4ngt sich ein Planet nicht so leicht einen Mond. Dass ein kleiner Asteroid genau in der richtigen Geschwindigkeit vorbei kommt um eingefangen zu werden ist so unwahrscheinlich das es eigentlich unm\u00f6glich ist. Er muss gebremst oder beschleunigt werden und da die Dinger keinen Raketenantrieb haben geht das nur wenn auch noch ein dritter Himmelsk\u00f6rper an der Wechselwirkung beteiligt ist. Nahe Begegnungen von drei Objekten sind heute selten, damals gab es sie aber oft genug um die Existenz der kleinen Monde der gro\u00dfen Planeten erkl\u00e4ren zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

Das Nizza-Modell macht noch weitere interessante Vorhersagen. In ungef\u00e4hr der H\u00e4lfte der Simulationen haben Uranus und Neptun die Pl\u00e4tze getauscht! Urspr\u00fcnglich war Neptun n\u00e4her an der Sonne und ist erst sp\u00e4ter an Uranus vorbei gezogen – zumindest im Computer. Ob es auch in der Realit\u00e4t so war l\u00e4sst sich schwer definitiv herausfinden.<\/p>\n

Das Nizza-Modell hat noch ein paar andere Schw\u00e4chen. Zum Beispiel besch\u00e4ftigt es sich gar nicht mit den vier inneren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars. Ob die sich nach all dem Durcheinander am Ende auch noch dort befinden wo sie heute sind wei\u00df das Nizza-Modell nicht. Es ist auch ein wenig \u00fcberraschend dass keiner der Planeten ganz aus dem Sonnensystem geflogen ist. So etwas kommt bei solchen Wechselwirkungen normalerweise \u00f6fter vor. Und tats\u00e4chlich zeigen Erweiterungen des Modells dass alles viel besser funktioniert und passt wenn man am Anfang einen f\u00fcnften<\/i> gro\u00dfen Gasplaneten hinzuf\u00fcgt der im Laufe der Entwicklung aus dem System geschleudert wird.<\/p>\n

Die Vergangenheit unseres Sonnensystems bleibt weiterhin geheimnisvoll. Aber dank des Nizza-Modells wissen wir dass es sich lohnt, sie auch weiterhin zu erforschen. Selbst wenn das nur im Computer stattfindet.\"\"<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Das ist die Transkription einer Folge meines Sternengeschichten-Podcasts. Die Folge gibt es auch als MP3-Download und YouTube-Video. Mehr Informationen: [Podcast-Feed][iTunes][Bitlove][Facebook] [Twitter][Sternengeschichten-App] \u00dcber Bewertungen und Kommentare freue ich mich auf allen Kan\u00e4len. ————————————————————————————— Sternengeschichten Folge 260: Das Nizza-Modell Die Astronomie ist eine Wissenschaft die einen ganz besonderen Blick auf die Vergangenheit wirft. Wortw\u00f6rtlich, denn immerhin ist […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":11822,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[11,767],"tags":[1288,52,1916,18,3427,6335,417,8315,209,8830,9974,437,10654,10719,10858,580,581,12303,12495,152,582,195,13886,396,172,117],"class_list":["post-24509","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-naturwissenschaften","category-sternengeschichten","tag-alessandro-morbidell","tag-asteroiden","tag-astrodicticum","tag-astronomie","tag-computersimulation","tag-hal-levison","tag-jupiter","tag-kleomenis-tsiganis","tag-kuiperguertel","tag-late-heavy-bombardement","tag-migration","tag-neptun","tag-nice-model","tag-nizza","tag-observatoire-de-la-cote-dazur","tag-planeten","tag-planetenentstehung","tag-resonanz","tag-rodney-gomes","tag-saturn","tag-sonnensystem","tag-sterne","tag-sternengeschichten","tag-trojaner","tag-universum","tag-uranus"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24509","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=24509"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24509\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":24512,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/24509\/revisions\/24512"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11822"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=24509"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=24509"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/astrodicticum-simplex.ulrich.digital\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=24509"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}