Fragen zu stellen, woher wir kommen, ist eine der Eigenschaften, die uns als ausgesprochen menschlich auszeichnet. Doch diese Neugierde hat uns nicht immer in die richtige Richtung geführt, besonders wenn wir denken, dass wir wichtiger sind, als wir letztlich sind.
Die Geschichte unserer Suche nach der Entstehung unseres Sonnensystems ist übersät mit Fehlstarts und wird von Astronomen immer noch verfeinert.
Die größten Denker der Welt hatten ursprünglich die Erde im Mittelpunkt der Schöpfung, mit Sonne, Mond, Planeten und Sternen, die um uns kreisen. Es ist eine Idee, die mehr als 1.000 Jahre Bestand hat und bis in die Tage von Aristoteles und dem antiken Griechenland zurückreicht.
Erst als der polnische Astronom und Mathematiker Nicolaus Copernicus im 16. Jahrhundert diese Idee in Frage stellte, begann sich die Meinung zu ändern. Er sagte, dass die Planeten – einschließlich der Erde – um die Zentralsonne kreisen.
Die Schlüsselentdeckung von Copernicus
Es ist schwer vorstellbar, wie sich Astronomen ihr aktuelles Bild davon machen konnten, wie unser Sonnensystem entstanden ist, wenn wir immer noch dachten, dass alles die Erde umkreist. Der Durchbruch von Kopernikus wird zu Recht als eine der größten wissenschaftlichen Revolutionen der Geschichte gepriesen.
Und doch war es nicht von astronomischer Beobachtung inspiriert, sondern von mathematischer Eleganz.
Die uralte Idee des Geozentrismus – dass alles im Universum die Erde in perfekten Kreisen umkreist – stieß bei der Beobachtung des Nachthimmels auf ein Problem. Einige der Planeten schienen sich zu verdoppeln – kaum das Verhalten von Welten, die die Erde umkreisen. Also führte der altgriechische Universalgelehrte Ptolemäus „Epizyklen“ ein, die sahen, wie sich die Planeten in kleineren Kreisen bewegten, die wiederum um die Erde kreisten.
Aber das war ein großer Sprung, der eingeführt wurde, um unsere Notwendigkeit zu erzwingen haben die Erde im Zentrum, um zu dem zu passen, was wir am Nachthimmel gesehen haben. Kopernikus’ Genialität bestand darin, zu erkennen, dass die Umstellung auf die Sonne im Zentrum die Notwendigkeit von Epizykeln beseitigen würde. Unter seinem heliozentrischen Modell scheint sich der Mars auf sich selbst zu verdoppeln, weil die Erde ihn in seiner Umlaufbahn um die Sonne überholt.
Kopernikus fürchtete die unvermeidliche Gegenreaktion religiöser Kreise so sehr, dass er die Veröffentlichung seines Werks bis nach seinem Tod hinauszögerte. Der Legende nach sah er nur eine Kopie seines bahnbrechenden Werks auf seinem Sterbebett.
Galileos Beobachtungen
Es würde viele Jahrzehnte dauern, bis experimentelle Beweise bestätigen, dass wir tatsächlich in einem „Sonnensystem“ leben. Es war vor allem die Arbeit des italienischen Astronomen Galileo Galilei in den frühen 1600er Jahren, die die Idee zementierte.
Natürlich lief nicht alles glatt. Galileo hatte bekanntlich seine eigenen Auseinandersetzungen mit der Kirche, und er wurde erst 1992 offiziell begnadigt. Aber was die Wissenschaft anbelangt, kam der Clou, als er beobachtete, wie der Planet Venus durch Phasen zunahm und abnahm, ähnlich wie der Mond.
Dies ist nicht möglich, wenn sowohl Venus als auch die Sonne um die Erde kreisen – nur wenn beide Planeten eine zentrale Lichtquelle umkreisen. Also nahmen wir unseren Platz als nur ein weiterer Planet aus der Familie der Sonne ein.
Die Aufmerksamkeit richtete sich dann natürlich darauf, wie ein solches System zustande kommen konnte. In den 1630er Jahren war der französische Philosoph René Descartes einer der ersten Spekulanten. Sein Ausgangspunkt war die Idee, dass nichts in der Natur jemals leer sein kann.
Wenn sich also ein Partikel im Raum bewegt, muss sich ein anderes bewegen, um die Lücke zu füllen, wodurch eine Reihe von „Wirbeln“ entsteht.
Descartes glaubte, dass die Planeten entstanden, als Material, das sich in diesen wirbelnden Kreisen befand, irgendwie kondensierte. Es würde Sir Isaac Newton und seine berühmte Arbeit über die Schwerkraft brauchen, um festzustellen, warum die Planeten die Sonne umkreisen. Aber das erklärte immer noch nicht, woher die Sonne und ihre Planeten kamen.
Konkurrierende Theorien über den Ursprung des Sonnensystems
Mitte des 17. Jahrhunderts schlug der französische Mathematiker Georges-Louis Leclerc vor, dass die Planeten entstanden, als ein Komet die Sonne traf und riesige Mengen an Materie nach außen schleuderte. Im Laufe der Zeit, sagte er, sammelte die Schwerkraft dieses Material zusammen, um umlaufende Welten zu bilden.
Bis zum Ende des Jahrhunderts hatte Leclercs Landsmann Pierre-Simon Laplace gezeigt, dass dies unmöglich ist – ausgeworfenes Material wäre durch die Schwerkraft der Sonne zurückgezogen worden.
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Laplace selbst begann daraufhin, ein alternatives Bild zu formulieren. Die Erfindung des Teleskops hatte es den Astronomen ermöglicht, eine Reihe verschwommener Kleckse zu entdecken, die über den Nachthimmel verstreut waren.
Sie nannten sie „Nebel“, was das lateinische Wort für „Wolken“ ist. Laplace schlug vor, dass sich die Sonne aus einer solchen Wolke gebildet hatte. Als die Wolke unter der Schwerkraft zusammenbrach, drehte sie sich immer schneller, ähnlich wie ein Schlittschuhläufer, der sich in ihre Arme zieht.
Laut Laplace wäre Material von der Sonne weggeschleudert worden, als sich ihre Rotation beschleunigte, wodurch eine flache Scheibe entstand, die den Stern umgab. Die Planeten wurden dann gebildet, als die Schwerkraft dieses Material zusammenbrachte.
Doch um die Wende des 20. Jahrhunderts war Laplaces Idee so gut wie aufgegeben worden. Das Hauptproblem war, dass, wenn dieses Bild richtig wäre, sich die Sonne viel schneller drehen sollte als sie ist, und die Planeten sich in einem ruhigeren Tempo drehen sollten.
Unfähig, dieses Problem in Einklang zu bringen, wandten sich Astronomen wie Sir James Jeans zu einer alternativen Erklärung.
Im Jahr 1917 schlug Jeans vor, dass ein weiterer Stern an der Entstehung des Sonnensystems beteiligt war. Als dieser eindringende Stern an der Sonne vorbeischwirrte, hätte seine starke Schwerkraft eine beträchtliche Menge an Sternmaterial abgerissen. Das, sagte Jeans, lieferte die notwendigen Bausteine, um die Planeten zu bilden.
Aber seine Idee hielt nicht lange an. Bis 1929 hatte sich gezeigt, dass eine so enge Begegnung aufgrund der Weite des Weltraums äußerst unwahrscheinlich war. Darüber hinaus hätte die Sonne einen Großteil des verlorenen Materials wieder absorbiert, selbst wenn es dazu gekommen wäre. Ohne klaren Spitzenreiter tauchten im Laufe der Jahrzehnte immer wieder neue Theorien auf.
In den 1940er Jahren vermutete der britische Astronom Fred Hoyle, dass die Sonne einst einen viel größeren Begleitstern hatte, der als Supernova explodiert war. Einige der resultierenden Splitter wurden von der Schwerkraft der Sonne erfasst und kamen später zusammen, um die Planeten zu bilden. Aber auch das hielt nicht stand, zum Teil, weil es Schwierigkeiten hatte, die geringen Massen von Merkur und Mars zu erklären.
Erst in den 1970er-Jahren begann die Entwicklung Sinn, als Astronomen zu Laplaces Nebeltheorie zurückkehrten. Das Hauptproblem bei dieser Theorie – dass die beobachtete Rotation der Sonne langsamer war als erwartet – könnte beseitigt werden, wenn der durch Staubkörner in der umgebenden Wolke verursachte Luftwiderstand dazu beigetragen hätte, die Bremsen anzuziehen.
Diese Idee erhielt dann Anfang der 1980er Jahre erheblichen Auftrieb, als Astronomen staubige, flache Materialscheiben entdeckten, die sich um junge Sterne herum befanden, sogenannte protoplanetare Scheiben oder „Proplyds“. Dadurch wurde die Planetenbildung anderswo im Weltraum effektiv auf frischer Tat ertappt.
Alien-Sonnensysteme
Die Beobachtung anderer Sonnensysteme ist jetzt der Schlüssel zum Verständnis, wie unseres entstanden ist. Aber bis Mitte der 1990er Jahre hatte noch niemand einen Planeten entdeckt, der einen anderen Stern wie die Sonne umkreiste. Das änderte sich 1995 mit der Entdeckung einer Welt um den Stern 51 Pegasi.
In den letzten zwei Jahrzehnten haben Astronomen mehr als 3.000 Planeten in anderen Sonnensystemen entdeckt – die sogenannten „Exoplaneten“. Aber von Anfang an war klar, dass diese fremden Viertel nicht alle perfekte Spiegelbilder unserer eigenen waren.
Zum Beispiel benötigt der Planet von 51 Pegasi, der inzwischen den Namen Dimidium trägt, etwas mehr als vier Tage, um 51 Pegasi zu umkreisen. Er ist seinem Stern fast achtmal näher als Merkur der Sonne.
Darüber hinaus hat Dimidium etwa die Hälfte der Masse von Jupiter, was ihn zu einem viel größeren Planeten als Merkur macht.
Unter dem einfachen Bild von Planeten, die sich aus den Trümmern eines Neugeborenen bilden Star, es ist unglaublich schwierig, eine so riesige Welt in so unmittelbarer Nähe zu ihrem Wirt entstehen zu lassen. Eine brauchbarere Erklärung ist, dass sich der Planet viel weiter vom Stern entfernt gebildet hat und dann im Laufe der Zeit nach innen gewandert ist. Hier gab es zwingende Beweise dafür, dass Planetenumlaufbahnen nicht festgelegt waren, sondern erheblich wandern konnten. Gestärkt durch diese Entdeckungen begannen Astronomen, unser eigenes Sonnensystem mit neuen Augen zu betrachten.
Im Jahr 2005, ein Jahrzehnt nach der Entdeckung von Dimidium, schlug eine Gruppe von Astronomen das Modell von Nizza vor (benannt nach der Stadt in Frankreich, in der es erstmals formuliert wurde). Der springende Punkt bei dieser Idee ist, dass die Riesenplaneten unseres Sonnensystems – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – viel näher beieinander gestartet sind.
Im Laufe der Zeit bewegte sich Jupiter nach innen zur Sonne, während sich die anderen drei Planeten nach außen bewegten. In einigen Szenarien tauschen Uranus und Neptun sogar die Reihenfolge.
Die Bewegung des Jupiter in Richtung Sonne hätte viele kleinere Körper zerstreut , ähnlich wie ein Hund, der durch eine Menge Tauben läuft. Viele dieser Ausreißer wären im inneren Sonnensystem gelandet und hätten einen scharfen Höhepunkt in der Anzahl der Meteore verursacht, die auf die felsigen Planeten und ihre Monde herabregneten. Und es gibt tatsächlich Hinweise auf einen Anstieg der Einschlagsaktivität auf dem Mond vor 3,8 bis 4,1 Milliarden Jahren (jeder Hinweis auf Einschläge auf der Erde wäre schon vor langer Zeit erodiert).
Die Auswärtsbewegung von Neptun hätte auch kleinere Körper dazu gebracht, weiter von der Sonne wegzulaufen, was zur Erklärung des Kuipergürtels und der Streuscheibe beitrug – zwei Reservoirs kleinerer Objekte in den äußeren Bereichen des Sonnensystems .
Nibiru, der Planet, der sich in unserem Sonnensystem versteckt
Obwohl es ein großer Schritt nach vorne war, war dieses originale Nice-Modell alles andere als perfekt. Als Astronomen eine Computersimulation verwendeten, um die Gravitationswechselwirkungen zwischen den vier Riesenplaneten nachzubilden, endeten sie nur in etwa 3 Prozent der Fälle mit einem Sonnensystem, das wie unseres aussah.
Aber mit einer kleinen Modifikation könnten sie diese auf 23 Prozent steigern. Die Modifikation? Die Hinzufügung eines fünften Riesenplaneten. Dabei haben wir bisher nur vier riesige Welten gesehen. Wenn wir also diese Erklärung ernst nehmen wollen, müssen wir sagen können, was mit diesem anderen Planeten passiert ist.
Es könnte durchaus während der Migration seiner Nachbarn vollständig aus dem Sonnensystem ausgestoßen worden sein – ein verwaister Planet, der zurückgelassen wurde, um durch die schwarze Leere des Weltraums zu wandern. Astronomen haben bereits einige Beispiele für diese sogenannten "Schurkenplaneten" gefunden, daher ist die Idee alles andere als lächerlich.
Aber es gibt eine alternative, verlockendere Erklärung:diesen fünften Riesen Planet ist immer noch genau hier in unserem eigenen Sonnensystem und wartet darauf, dass wir ihn finden. Die Aufregung um diese mögliche Welt, die entweder „Planet Neun“ oder Nibiru genannt wird, war eine der aufregendsten astronomischen Entwicklungen der letzten Jahre.
Bereits im Jahr 2014 bemerkte ein Team von Astronomen, dass mehrere kleine Objekte, die die Sonne jenseits von Neptun umkreisen, sehr ähnliche Umlaufbahnen hatten. Dann wurde im Januar 2016 bekannt gegeben, dass weitere Objekte gefunden wurden, die sich auf die gleiche Weise verhalten. Die Wahrscheinlichkeit, dass solche gemeinsamen Merkmale zufällig sind, wurde mit nur 0,007 Prozent berechnet.
Die wichtigste Erklärung ist, dass es einen zusätzlichen Planeten gibt, der mindestens 10-mal schwerer ist als die Erde, der im Dunkeln herumschleicht und die kleinen Objekte aufreiht, indem er mit seiner Schwerkraft an ihnen zieht.
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Wenn Planet Neun tatsächlich existiert, ist der Grund, warum er unserer Aufmerksamkeit bisher entgangen ist, seine schiere Entfernung von der Sonne. Seine Umlaufbahn trägt ihn schätzungsweise 1.200-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde, was bedeutet, dass er wahrscheinlich mindestens 600-mal schwächer erscheint als der Zwergplanet Pluto.
Wenn Sie nicht genau wüssten, wo Sie suchen müssen, würden Sie es leicht übersehen. Eine gezielte Suche ist jetzt im Gange, um es aufzuspüren.
Diese neuesten astronomischen Abenteuer zeigen uns, dass die Entstehungsgeschichte unseres Sonnensystems immer noch in Arbeit ist. Seit den Tagen des antiken Griechenlands haben wir vielleicht einen langen Weg zurückgelegt, aber es gibt noch viele Kapitel zu schreiben.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 302 des BBC Focus Magazine - Erfahren Sie hier, wie Sie sich anmelden können
Der Ursprung des Sonnensystems:eine Zeitleiste der Entdeckungen
Nikolaus Kopernikus (1473-1543) – Der in Polen geborene Copernicus arbeitete in vielen Bereichen des intellektuellen Denkens von Wirtschaft und Politik bis hin zur Medizin, ist aber vor allem für seine Arbeit über die Umlaufbahnen der Planeten bekannt.
1543 – Copernicus veröffentlicht De Revolutionibus Orbium Coelestium (Über die Revolutionen der himmlischen Sphären), in dem er seine Ideen des Heliozentrismus darlegt. Es ist eines der wichtigsten Bücher, die je geschrieben wurden. Copernicus sieht den veröffentlichten Text nur auf seinem Sterbebett.
Galileo Galilei (1564-1642) – Der Großvater der modernen Astronomie, Galileo, war der erste Mensch, der das Teleskop auf sinnvolle Weise auf den Nachthimmel richtete und unsere Vorstellungen von unserem Platz im All revolutionierte.
Pierre-Simon Laplace (1749-1827) – Nicht zufrieden mit wertvollen Arbeiten zur Sternentstehung, war dieser einflussreiche französische Wissenschaftler einer der ersten, der sich das Konzept der Schwarzen Löcher vorstellte – ein Stern mit stark genuger Schwerkraft, um zu verhindern, dass irgendetwas entkommt.
1796 – Laplace schlägt sein Nebelmodell für die Entstehung des Sonnensystems vor, zu dem Astronomen über 150 Jahre später zurückkehren würden.
Sir James Jeans (1877-1946) – Der britische Astronom James Jeans gab der „Jeans-Messe“ seinen Namen. Wenn ein Nebel diesen kritischen Punkt erreicht, unterliegt er einer irreversiblen Gravitationskontraktion und löst die Sternentstehung aus.
1995 – Astronomen entdecken den ersten Planeten, der einen anderen Stern wie unsere Sonne umkreist, und läuten damit die Ära der Exoplaneten-Astronomie ein, in der über 3.000 neue Welten entdeckt wurden.
2005 – Die erste Inkarnation des Nizza-Modells wird veröffentlicht, das bisher umfassendste Bild der Entstehung unseres Sonnensystems. Es nutzt die Idee der Planetenmigration.
Mike Brown (1965-) – Als selbsternannter „Pluto-Killer“ war Brown einer der produktivsten Entdecker von Objekten, die sich jenseits der Neptunbahn befinden. Er ist maßgeblich an der aktuellen Suche nach Planet Neun beteiligt.
2014 – Die ersten Anzeichen dafür, dass es einen neunten Planeten in unserem Sonnensystem geben könnte.
Es wird entdeckt, dass kleine, entfernte Objekte sehr ähnliche Objekte haben – etwas, das wahrscheinlich kein Zufall ist.