protoplaneten

Protoplaneten sind planetare Embryonen, die sich in einer protoplanetaren Scheibe um einen jungen Stern bilden. Sie repräsentieren eine Zwischenstufe zwischen kleineren Planetesimenten und voll entwickelten Planeten. Protoplaneten entstehen durch wiederholte Kollisionen und Gravitationsakkretion von Feststoffen; bei ausreichender Masse können sie zusätzlich Gas aus der Scheibe ansammeln.

In der frühen Entwicklung einer Scheibe wachsen Staubkörner zu größeren Aggregaten heran, die sich zu Planetesimeln verdichten. Durch Gravitationskräfte gewinnen erste Protoplaneten an Größe, gefolgt von Phasen der Runaway Growth, in denen einige Embryonen deutlich schneller wachsen als ihre Nachbarn. Anschließend dominiert oft eine oligarchische Phase, in der einige wenige Protoplaneten die Umgebung beherrschen und weitere Materie in sich aufnehmen. Die Dynamik von Kollisionen, Gasdämpfung und Gravitationsfokussierung steuert die Kollisionsraten und die endgültige Masseverteilung.

Der weitere Verlauf hängt von der Verfügbarkeit von Gas in der Scheibe ab. In inneren Regionen können sich terrestrische Protoplaneten bilden, während im äußeren Bereich große Kerne durch Gasakkretion zu Gasriesen heranwachsen können. Mit dem fortschreitenden Scheibenalter können Protoplaneten durch Migration im Gas auftreten; danach stabilisieren sich ihre Orbits oft, sobald das Gas verschwindet.

Belege für Protoplaneten stammen aus Beobachtungen junger Sternsysteme. Protoplanetare Scheiben zeigen oft Lücken, Spiralen oder Muster, die auf formende Planeten hindeuten. Die Theorie der Protoplanetenbildung wird durch Modelle der Kernakkretion und der Gravitationsnahrung von Planetesimalen gestützt.