In unserem Sonnensystem kreisen acht Planeten um unser Zentralgestirn die Sonne (Merksatz Planeten). Einer davon ist die Erde. Die Erde ist einer von vier Gesteinsplaneten. Die anderen vier Planeten sind große Gasplaneten. Bis in die 90er Jahre vermuten die Menschen auf der Erde nur, dass es auch außerhalb des Sonnensystems andere Planeten geben könnte. Anfang der 90er Jahre wurde dann der erste extrasolare Planet (Exoplanet) entdeckt.

Seitdem werden jedes Jahr mehr und mehr Planeten um fernen Sterne entdeckt. Die Messmethoden werden immer genau, sodass bald schon die ersten Rückschlüsse auf die Zusammensetzung der Atmosphären dieser Planeten gezogen werden können. Wenn dort Biomarker entdeckt werden, erfährt die Frage nach außerirdischem Leben neuen Aufwind.

Was sind Planeten?

Ein Planet ist ein nicht-selbstleuchtender Himmelskörper, der sich um sein(e) Zentralgestirn(e) auf einer Umlaufbahn bewegt und folgende Kriterien erfüllt:

  • besitzt genug Masse um eine kugelähnliche Gestalt anzunehmen (im Gegensatz zu Asteroiden)
  • seine Gravitation beherrscht seine Umlaufbahn und hat diese von weiteren Objekten befreit.

Wie entstehen Planeten?

Historisch bedeutsame Theorien stammen von Pierre Laplace und James Jeans. Die moderne Theorie hat eine gemeinsame Basis mit dem Kant-Laplace-Modell.

Planeten
Protoplanetare Scheibe um Hl Tauri1

Die Theorie beschreibt die Entstehung von Planeten über die Kollabierung einer präsolaren Gas- und Staubwolke (protoplanetare Scheibe). Mit dem Entstehungsprozess des zentralen Sterns erfährt das umgebende Gas- und Staubmaterial einen Drehimpuls, der die Materien in einer Akkretionsscheibe um das Zentrum (Stern) in Bewegung setzt.

Mit dem Start der stellaren Fusion kommt es zur Entstehung von Keimlingen aus denen sich Vor-Planeten bilden. Diese Vor-Planeten nehmen Masse aus der Umgebung auf, Verschmelzen miteinandern oder werden durch Gravitationseffekte größerer Vor-Planeten aus ihren Umlaufbahnen geschleudert. Am Ende steht die Konsolidierung in ein stabiles System aus Planeten.

Der genau Ablauf der Planetenentstehung ist bis heute noch nicht abschließend geklärt. Es gibt einige Varianten der modernen Theorie die sich voneinander unterscheiden und ihr jeweilige Anhängerschaft haben.

Planeten des Sonnensystems

Bis ins Jahr 2006 bestand unser Sonnensystem aus neun Planeten. Im August des Jahres 2006 wurde von der Internationalen Astronomischen Union entschieden dem Planeten Pluto den Status eines Planeten abzuerkennen, weil das Planetenmerkmal der Bahndominanz nicht erfüllt ist. Diese Entscheidung sorgte für viel Aufsehen und ist bis heute umstritten.

Planeten
Planeten des Sonnensystems2. Maßstabsgetreue Größen. Abstände verkleinert.

Bis zu Beginn des 17. Jahrhunderts galt das »geozentrische Weltbild« als allgemeingültig. Die Erde war das Zentrum der Welt. Alle Planeten, auch die Sonne, umkreisten sie. Bekannt waren damals nur Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter und Saturn.

Alle Anstrengungen, die widersprüchlichen Berechnungen des alten Weltbildes durch erdachte Bahnschleifen und komplizierte Formeln in Einklang zu bringen, blieben erfolglos. Schließlich gingen die Astronomen zu »heliozentrischen Weltbilder« über. Die Bahnbewegungen neu entdeckter Himmelskörper bestätigten die Forschungsergebnisse.

Innere und äußere Planetengruppen

Allgemein bekannt und wissenschaftlich anerkannt sind derzeit die Planeten Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Sie werden nach ihrer Grundstruktur in verschiedene Gruppen eingeteilt.

Merkur, Venus und Mars gehören zu den »erdähnlichen (felsigen)« Planeten bzw. zur »inneren Planetengruppe«. Ihre Geologie ähnelt der Erde. Die Science-Fiction-Literatur unterstellt Planeten dieser Gruppierung gern eine »theoretisch lebensfreundliche Atmosphäre«.

In der »äußeren Planetengruppe« bewegen sich die »jovianischen« oder Gasplaneten Jupiter und Saturn sowie die Gasriesen Uranus und Neptun. Nur der Kern dieser Giganten ist aufgrund des immensen Gravitationsdrucks fest – darum rotieren hauptsächlich leichte Gase. Die Rotation der Gasplaneten wird von Ringsystemen und meist mehreren natürlichen Satelliten begleitet. 

Moderne Forschungsmethoden führen zu einer Flut an neu entdeckten Himmelskörpern zwischen der Sonne und dem Rand unseres Sonnensystems. Vielen Objekten wird der Planetenstatus nicht zuerkannt, um die gültigen Modelle übersichtlicher zu klassifizieren. Stattdessen werden sie derzeit als »Zwergplaneten« katalogisiert. Die Diskussionen zu Status und Definition sind weiterhin nicht abgeschlossen.

Merkur

Der Planet Merkur ist ein Gesteinsplanet. Er befindet sich auf der innersten Umlaufbahn um die Sonne und ist ihr damit am nächsten. Seine Eigenrotation ist so langsam, dass ein Merkurtag fast einem Merkurjahr entspricht. Astronomisch lässt sich der Planet beim Merkurtransit beobachten.

Venus

Der Planet Venus ist der Erde was Größe anbelangt sehr ähnlich. Der Gesteinsplanet besitzt eine sehr dichte Atmosphäre mit einem starken Treibhauseffekt. Die Oberflächentemperatur beträgt mehrere hundert Grad Celsius. Wie der Planet Merkur besitzt die Venus jedoch keinen Mond.

Erde

Der Planet Erde ist der dritte Gesteinsplanet im Sonnensystem. Seine Umlaufbahn liegt in der habitablen Zonen um unseren Stern die Sonne. Die Erde besitzt einen Mond und ausgeprägte Jahreszeiten. Auf ihr befindet sich mehr oder weniger intelligentes Leben.

Mars

Der Planet Mars ist der letzte Gesteinsplanet. Er ist etwa halb so groß wie die Erde und besitzt zwei kartoffelförmige Monde. Mars liegt knapp außerhalb der habitablen Zone. Der Mars ist Gegenstand von Forschung (Wie lange fliegt man zum Mars?), weil er vor langer Zeit der Erde nicht unähnlich gewesen sein soll. Für Aufsehen sorgten die Beweise für flüssiges Wasser in der Vergangenheit.

Jupiter

Der Gasplanet Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem. In einer anderen Konstellation hätte aus Jupiter ein Stern werden können. Jupiter besitzt zahlreiche Monde von denen Europa besondere Aufmerksamkeit gebührt, da auf ihm flüssiges Wasser unter seinem Eispanzer vermutet wird. Mit seinem starken Gravitationsfeld stabilisiert Jupiter den Asteroidengürtel und schützt die Erde somit vor regelmäßigen Einschlägen.

Saturn

Der Gasplanet Saturn verdankt seine Berühmtheit seinem ausgeprägten Ringsystem. Auch Saturn besitzt zahlreiche Monde. Darunter Titan, ein Mond mit eigener Atmosphäre oder Enceladus, ein Mond mit aktiven Geysiren. Saturn ist der zweitgrößte Planet in unserem Sonnensystem.

Urauns

Das Gasplanet Uranus hat eine blau-grüne Farbe. Wie alle großen Gasplaneten besitzt Uranus mehrer Monde, die allerdings wenig erforscht sind. Eine Besonderheit Uranus ist seine Rotationsachse die mit über 90° zur Bahnebene geneigt ist. Dies führt dazu das Uranus auf seiner Umlaufbahn “zu rollen” scheint.

Neptun

Der Gasplanet Neptun ist der letzte Planet im Sonnensystem. Auch er besitzt zahlreiche Monde. Sein Hauptmond heißt Triton. Mit seiner Masse dominiert er die transneptunischen Objekte wie zum Beispiel den ehemaligen Planeten Pluto. Neptun zwingt mit seiner Gravitation Pluto eine Taktung Ihrer Umlaufbahnen auf (3:2 Resonanz).

Die Planetenzone der terrestrischen (Gesteins-) Planeten

Erdähnlich aufgebaute Planeten sind Merkur, Venus, Erde und Mars. Sie kreisen elliptisch um unser Zentralgestirn. Ihre Bezeichnung charakterisiert nicht die Planetenzone im Bezug zur Sonne, sondern den schalenförmigen Aufbau mit Kern, Mantel, Kruste und Atmosphäre. Unser »blauer Planet« besitzt zusätzlich eine Hydrosphäre (die Wassermassen).

Die Bewegung der  terrestrischen Planeten der inneren Planetenzone um die Sonne vollzieht sich in unterschiedlich kurzen, elliptischen Umlaufbahnen zwischen 88 Tagen (Merkur) und 1,9 Jahren (Mars). Jeder Planet rotiert zusätzlich – wie die Erde – vergleichsweise langsam um die eigene Achse.

Gasriesen auf weiten Bahnen um die Sonne

Jupiter und Saturn sowie die »Eisriesen« Uranus und Neptun gehören zu den »jovianischen « (jupiterähnlichen) Planeten der äußeren Planetenzone um die Sonne. Durch ihren Aufbau aus überwiegend leichten Elementen (Gasen) wirken sie riesig und rotieren schnell um die eigene Achse.

Fast die gesamte Planetenstruktur scheint Atmosphäre zu sein. Lediglich im Zentrum pressen Gravitation und Rotation die Elemente zu einem metallischen Kern zusammen.

Die äußeren Planeten bewegen sich in langen, annähernd kreisförmigen Zyklen (zwischen 11,8 Jahre – Jupiter und 165 Jahre – Neptun) in ihren Positionen der Planetenzone um die Sonne. Aufgrund ihrer leichten Zusammensetzung und der folglich schnellen Eigenrotation sind sie nicht rund, sondern leicht abgeflacht.

Auf der Suche nach der vollkommenen Berechnung – die »Titius-Bode-Reihe« 

Die Erde war nie das Zentrum der Welt. Seit dieser Weltbildänderung suchten Astronomen nach Formeln, um die scheinbare Vollkommenheit der gemeinsamen Bewegung und der zu erwartenden Abstände zu berechnen. Die Lösung zur Bestimmung genauer Planetenzonen um die Sonne schien eines Tages so simpel wie genial.

Johann Daniel Titius, deutscher Astronom, Physiker und Biologe, bestimmte als erster eine numerische Beziehung zwischen den Umlaufbahnen innerhalb der Planetenzonen um die Sonne. Der deutsche Astronom Johann Elert Bode veröffentlichte diese mathematische Formel. Nicht exakt, doch in etwa zuverlässig, können auf diese Weise alle Planetenpositionen in ihrer Reihenfolge nach dem Sonnenabstand hergeleitet werden.

Teleskop für die Planetenbeobachtung

Planeten als astronomisches Beobachtungsobjekt bieten uns einige Vorteile: sie sind sehr hell und astronomisch gesehen relatv nah. Aus diesen Merkmalen leiten sich auch die Charakteristika unseres Teleskops ab.

Um in den vollen Genuss vielePlanetendetails zu kommen, sollte unser Teleskop sehr scharf und kontrastreich abbilden. Dabei sollte auch eine recht hohe Vergrößerung möglich sein, bei gleichzeitig komfortablem Einblickverhalten.

Da der Planet sehr hell ist, können Abstriche bei der Größe der Öffnung zugunsten der Abbildungsqualität gemacht werden, die sonst maximiert werden sollte.

Mondteleskop
mögliches Mondteleskop:
Skywatcher Teleskop AC 102/1000 EvoStar BD NEQ-3
(Partnerlink zu astroshop.de)
mondteleskop
mögliches Mondteleskop:
Skywatcher Maksutov Teleskop MC 127/1500 SkyMax BD NEQ-3
(Partnerlink zu astroshop.de)

Mehr Informationen: Welches Teleskop für Mond- und Planeten Beobachtung?

Was sind Exoplaneten?

Exoplaneten (extrasolare Planeten) sind Planeten außerhalb des Gravitationsfelds unseres Sonne. Sie befinden sich aber im Gravitationsfeld eines anderen Sterns.

Nachweis

Zum Nachweis von Exoplaneten eignen sich verschieden Verfahren. Hier eine kurze Charakterisierung einer Methodenauswahl:

Die direkte Beobachtung durch ein Teleskop in verschiedenen Wellenlängenbereiche ist sehr komplex und fehleranfällig, sodass nur ein geringer Teil der bekannten Exoplaneten auf diese Art entdeckt wurden.

Ist die Umlaufbahn parallel zur unserer Beobachtungsachse, wird der Stern durch den vorbeiziehenden Planet teilweise abgedunkelt

Genau genommen kreist der Planet nicht um den Stern, sondern Stern und Planet um einen gemeinsamen Massenschwerpunkt. Der liegt meist jedoch im massereichen Stern. Dennoch lässt sich das Rotieren des Sterns um diesen Punkt messen und so Rückschlüsse auf den Planeten zu. Diese Methode eignet sich für extrasolare Planetensysteme die senkrecht zu uns stehen

planeten
Exoplanet um Stern CVSO 30 in 1200 Lichtjahren Entfernung3

Arten von Exoplaneten

Die klassifikation der Exoplaneten erfolgt ähnlich wie in unserem Sonnensystem:

  • Gesteinsplaneten
  • Gasriesen

Mit zunehmend genaueren Messmethoden werden die Durchmesser der entdeckten Exoplaneten immer kleiner. Wurden zu Beginn fast ausschließlich Gasriesen ähnlich wie Jupiter entdeckt, werden nun immer häufiger sogenannten Supererden (bis zu 14x Erdmasse) beschrieben. Auch die Zahl der Exoplaneten mit einer erdähnlichen Größe wächst kontinuierlich.

Gibt es bewohnte Planeten?

Außer der Erde sind aktuell keine bewohnten Planeten bekannt. im Fokus der Forschung stehen Himmelskörper auf denen man flüssiges Wasser vermutet.

Flüssige Wasser ist nach den aktuellen Modellen zur Lebensentstehung eine der zentralen Voraussetzungen. Daher wird die Wahrscheinlichkeit auf primitive Formen des Lebens zu stoßen auf Himmelskörper mit flüssigem Wasser am höchsten sein. In unserem Sonnensystem kommen hierfür infrage:

Der Mars war der Erde in früheren Zeiten nicht unähnlich. Beweise für flüssiges Wasser in der Vergangenheit liegen vor. Weitere Marsmissionen könnte vielleicht nachweisen, dass es einmal Leben auf dem Mars gegeben hat. Sollte man auf flüssiges Wasser unter der Marsoberfläche stoßen wäre dies ein möglicher Lebensraum für einfache Formen des Lebens

Man vermutet auf beiden Monden Europa (Jupiter) und Enceladus (Saturn) flüssiges Wasser unter der Oberfläche. Die Monde werden fernab der Sonne von Gravitationseffekten ihrer Planeten erwärmt und ermöglicht so das Vorhandensein von flüssigem Wasser.

Auch Exoplaneten können sich in der habitablen Zone ihres Stern befinden. Die Forschung konzentriert sich auch spezielle Biomarker-Gas, die eindeutig mit Leben in Verbindung stehen sollen. Diese Gas können beim Transit des Planeten vor seinem Stern ein Teil des Lichts, dass durch die Atmosphäre strahlt absorbieren und somit ein spezielles Muster auf Detektoren im Beobachtungsapparat erscheinen lassen. 2007 wurden 2 Supererden (Planeten mit Masse bis zu 14x Erdmasse) entdeckt, die sich in der Habitablen Zone ihres Stern befinden und so die Voraussetzung erfüllen für flüssiges Wasser.

Immer wieder kurzzeitig bewohnt ist der Mond der Erde. Wie lange fliegt man zum Mond? Gestern, heute und in Zukunft

Größenvergleich von bekannten Planeten

Was ist ein Planemo?

Der Begriff Planemo (planetary mass object) beschreibt planetenähnliche Himmelskörper, die aber keinem Stern zugeordnet sind und sich nicht auf einer Umlaufbahn um diese befinden. Sie vagabundieren frei durchs All. Ihr Nachweis gestaltet sich als äußerst Schwierig, weil sie kein Licht ausstrahlen. Mittels Infrarotastronomie konnten einige Planemos in unserer Galaxie nachgewiesen werden.

FAQ

Was ist der größte Planet?

Der größte Planet ist Jupiter. Er hat einen 11x größeren Durchmesser als die Erde. Jupiter besitzt ca. 2,5x soviel Masse wie alle anderen Planeten zusammen.

Was ist der kleinste Planet?

Der kleinste Planet ist Merkur. Mit seinen 4880 km Durchmesser ist er nur halb so groß wie die Erde und nur 1,4x so groß wie unser Mond. Merkur ist kleiner als die Monde Ganymed (Jupiter) und Titan (Saturn).

Welcher Planet hat die meisten Monde?

Saturn ist der Planet mit den meisten Monden. Mit 82 entdeckten Monden führt er die Rangliste der Planeten mit den meisten Monden an. Dicht gefolgt auf Platz Zwei landet Jupiter mit 79 Monden.

Welcher Planet hat den größten Mond?

Jupiters Mond Ganymed ist der größte Mond im Sonnensystem. Mit einem Durchmesser von 5262 km ist er fast halb so groß wie die Erde.

Wie viele Exoplaneten wurden bereits entdeckt?

Stand Ende 2019 sind 4160 Exoplaneten bekannt. Sie teilen sich auf 3090 Systeme auf. Mit der Mission des James-Webb-Teleskops erhoffen sich die Forscher, dass sie noch genauere Aussagen über Exoplaneten treffen können.

Quellen

  1. ALMA, HL Tau protoplanetary diskCC BY 4.0, entnommen 04.01.2020
  2. WP, Planets2013CC BY-SA 3.0, entnommen 04.01.2020
  3. ESO/Schmidt et al., VLT Snaps An Exotic Exoplanet “First”CC BY 4.0, entnommen 04.01.2020