Was ist ein Planet?

Planeten werden in verschiedene Arten eingeteilt. Es gibt steinige Planeten (z.B. Erde, Merkur, Mars) und riesige Gasplaneten. Jupiter zum Beispiel ist ein Riesenplanet, da er überdurchschnittlich gross ist. Zu den Riesenplaneten gehören neben Jupiter auch Saturn, Uranus und Neptun.

Die Planeten unseres Sonnensystems. Beachte die Größenunterschiede. Einige Jupitermonde sind ähnlich gross wie Mars. Für weitere Bilder der Planeten siehe Bildergalarie der NASA

Ein Mond ist ein natürliches Objekt, das sich um einen Planeten bewegt. Monde kann man aber nach ihrer Größe nicht von Planeten unterscheiden. Zum Beispiel der Mond Charon mit einem Radius von 585 km ist nur halb so groß als sein Planet Pluto mit 1150 km Radius. Und der Jupitermond Io ist mit 3643 km größer als Mars mit 3399 km. Zu allen Planeten siehe die Datei des Lunar & Planetary Lab in Arizona.

Planeten besitzen keine eigene Energiequelle. Sie reflektieren das Licht ihres Sterns und werden somit für uns sichtbar. Ein Stern (wie die Sonne) produziert aber die eigene Energie aus Kernfusion.

Ausserhalb der Plutobahn befindet sich eine Vielzahl von kleinen Bruchstücken oder vielleicht auch Planetoiden, der sogenannte Kuiper-Gürtel (siehe Bild). Eine Ansammlung von Kometen, die Oortsche Wolke, gibt es jenseits der äusseren Planetenbahnen.

Der Kuiper-Gürtel befindet sich ausserhalb der Planetenbahnen. Er erstreckt sich von der Sonne aus gesehen von 30 bis mehreren 100 AE. Die Oortsche Wolke (nach dem Entdecker, J.H. Oort) voller Kometen umschliesst wie eine kugelfömige Hülle das Sonnensystem. Der mittlere Radius der Oortschen Wolke soll rund 50 000 AE betragen. Die Zeichnung rechts ist nicht masstabsgetreu! (Bild aus Sterne und Weltraum Sonderheft 7)

Eine AE (oder astronomische Einheit) = 1 Erdbahnradius = 150 Millionen km. Pluto hat eine Entfernung von der Sonne von etwa 40 AU.

Theorien zu der Entstehung von Planeten

Kommt es bei jedem Stern zur Planetenbildung?
Meist wird das Gas und der Staub der proto-stellaren Wolke in den Stern aufgenommen. Gas und Staub können aber auch vom jungen Stern ins All geblasen werden. Auch gelingt Planetenbildung nicht, wenn der Planet die kräftige heiße Strahlung in der Entstehungsphase seines jungen Zentralgestirns nicht übersteht. Denn es kann dazu kommen, dass die Strahlung des Sterns oder heller Nachbarsterne die Gase wieder zerstreuen.

Eine andere Theorie ergänzt, dass bei dem Entstehen von Planeten elektrostatische Kräfte mit wirken sollen. Dadurch würden Staubteilchen schneller verkleben und damit wäre die rasche Zusammenballung der Planetesimale erklärbar.

Nachweis von Planeten bei Sternen (Exoplaneten)

Neue Planeten werden sehr selten entdeckt. Sie sind nicht direkt zu sehen, da sie von der Helligkeit ihres Muttersterns überstrahlt werden. Der Nachweis von solchen sogenannten Exoplaneten gelingt nur indirekt.

Planeten bewegen sich um Sterne, so wie sich die Planeten unseres Sonnensystems um die Sonne bewegen. Diese Bewegung von Planet und Stern ist eine um den gemeinsamen Massenmittelpunkt.

Sehen wir ein Planetensystem von der Seite, dann bewegt sich der Stern in Folge dessen auf uns zu und von uns weg. Wenn er sich auf uns zu bewegt, dann erscheinen die in diesem Moment ausgesandten Lichtwellen im Spektrum zusammengestaucht und somit blauer. Wenn der Stern sich wieder entfernt, werden die Lichtwellen auseinandergezogen und damit röter. Dies ist der Dopplereffekt. Wenn ein Stern von einem Planeten umkreist wird, zeigt seine Radialgeschwindigkeit eine kleine periodische Schwankung auf (wobble = schwanken, wackeln). Falls es sie gibt, so schliesst man auf das Vorhandensein eines Planeten. Da diese Geschwindigkeitsänderungen nicht sehr gross sind, sind Planeten kaum aufzufinden. In den letzten Jahren hat man dennoch bei etwa zwei Dutzend Sternen Planeten entdeckt (oder viel mehr, siehe exoplanets.org).

(Darstellung von Wambsgansz 1997)

Auch kann man bei einem Planetensystem nach Positionsschwankungen suchen. Sieht man fast von oben auf ein Planetensystem dann sieht die "Wackelei" eines Sterns um den Massenmittelpunkt des Planetensystems aus wie in der Skizze unten. Die Wackelungen sieht man auch bei einem von der Seite gesehenen System, dann sind es nur hin-und-her Verlagerungen. Dies ist die "astrometrische" Methode.

(Darstellung von Extra Planetary Perception)

Diese Schwankungen kommen zustande, weil Planeten die Lage des Sterns, mit dem sie um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen, durch ihre Schwerkraft beeinflussen und ihn zu einer kleinen periodischen Bewegung veranlassen.

Bei welchen Sternen kann man Planeten vermuten?
Zum ersten sollte der Stern nicht zu leuchtkräftig sein, da sonst die Entstehung der Planeten erschwert wäre. Des weiteren soll der Stern bevorzugt alleine sein. Aber auch Doppelsterne können Planeten haben.

Bei vielen Sternen werden auf Grund der Bewegung des Zentralsterns Planeten vermutet. Aus Modellrechnungen findet man dann die Bahnen der Planeten und auch deren Massen. Die Figur zeigt unser Sonnensystem, mit der Sonne in der Mitte und mit den Bahnen einiger Planeten. Für jeden der bis Mitte 2000 entdeckten Exoplaneten gibt es in der Figur ein Symbol. Durch die Platzierung der Symbole in bestimmter Entfernung vom Mittelpunkt wird die Größe der grossen Halbachsen der Bahnen angegeben. Die Form der Symbole gibt die Masse des Planeten an (die Einheit ist eine Jupitermasse), sowie die Exzentrizität der jeweiligen Bahn. Bei einigen Sternen (siehe deren Namen) handelt es sich um Doppelsysteme, wobei einer der beiden Sterne einen Planeten hat. (Bild von Pfau Sterne und Weltraum, 1/2001)

Kann man Planeten bei Sternen sehen?
Nein, es ist vorerst nicht möglich Exoplaneten durch ein Teleskop zu sehen. Sie sind so weit von uns entfernt, dass ein Teleskop die Kombination Stern+Planet nicht räumlich auflösen kann. Dazu kommt, dass der Stern weit mehr als millionfach heller ist als das vom Planeten reflektierte Licht. Aber mit der Doppler-Verschiebung wäre es möglich, die Planeten auf die angegebene Art indirekt nachzuweisen.

Bilder von entstehenden Planeten

Ein junger Stern in Orion umgeben von einer Gas-Staubscheibe, in der sich wohl auch neue Planeten bilden. Die protoplanetare Scheibe ist fast genau von der Seite zu sehen. Die Scheibe schattet diffus leuchtendes Gas im Hintergrund (Bild links) ab. Der junge Stern wird auch von der Gasscheibe abgeschattet (Bild rechts). Vergleiche die Größe dieser Scheibe (siehe Skala: 500 AE) mit dem Ausmaß des Kuipergürtels (siehe Bild weiter oben).

Ein zweiter junger Stern im Orion. Die protoplanetare Scheibe steht nahezu senkrecht zur Sichtlinie. Die Scheibe schattet diffus leuchtendes Gas im Hintergrund (Bild links) ab. Der Stern leuchtet bei dieser Wellenlänge nur schwach. In einer Breitbandmessung (Bild rechts) überstrahlt der Stern die ganze Scheibe.