In der Serie “Fragen zur Astronomie” geht es heute wieder einmal um die Grundlagen. Eine Frage, die mir vergleichsweise oft gestellt wird lautet: Wie ist das Sonnensystem eigentlich in unserer Milchstraße ausgerichtet? Und damit zusammenhängend: Wie bewegt es sich durch die Galaxis?

Innerhalb unseres Sonnensystems bewegen sich die Planeten alle mehr oder weniger innerhalb der gleichen Ebene um die Sonne. Diese Ebene heißt Ekliptik und sie entspricht der scheinbaren Bahn, die unsere Sonne am Himmel zu ziehen scheint. Auch unsere Milchstraße hat – näherungsweise – die Form einer großen Scheibe. Wäre es da nicht irgendwie logisch, wenn die Ebene des Sonnensystems genau in der Ebene der Milchstraßen-Scheibe liegen würde?

Vielleicht. Aber so ist es nicht. Dass die Planeten des Sonnensystems sich alle innerhalb einer Ebene liegen, liegt an der Art und Weise, wie es entstanden ist. Zuerst war da nur eine große Wolke aus Gas und Staub, die vor 4,5 Milliarden Jahren anfing, zu kollabieren. Alles wurde dichter, in der Mitte entstand ein Stern und aus dem Rest haben sich die Planeten gebildet. Die Wolke hat als großes, dreidimensionales Gebilde angefangen. Aber weil die ganzen Teilchen dort im Laufe der Zeit immer wieder miteinander zusammengestoßen sind (und weil die Drehimpulserhaltung gilt), haben sie sich >irgendwann alle mehr oder weniger in der gleichen Ebene versammelt. Bei jeder Kollision zweier Teilchen verlieren sie quasi ein wenig Energie und ihre Bahnen gleichen sich – was die Neigung angeht – an. Deswegen sind Planetensysteme flach – und deswegen sind auch viele andere Dinge im Universum flach: die Ringe des Saturn beispielsweise oder eben auch Galaxien.

Wie die Ebene eines Planetensystems aber am Ende orientiert ist, ist Zufall. Es gibt keinen Mechanismus, der hier irgendeine Richtung bevorzugt. All die Milliarden Planetensysteme in unserer Milchstraße sind also in alle möglichen Richtungen orientiert. Einige davon werden tatsächlich genau in der Ebene der Milchstraße liegen. Die meisten aber nicht und unser Sonnensystem gehört dazu.

Das kann man leicht überprüfen, denn wir können die Ebene der Milchstraße ja sehen. Das was wir in klaren Nächten als Band der Milchstraße wahrnehmen ist ja genau diese Ebene und am Himmel verläuft sie nicht parallel zur Ekliptik. Das sieht man auch in diesem Bild:

Man sieht hier den gesamten Himmel (in einer sogenannten Aitov-Projektion) im Infrarot-Licht. Diese Art der Strahlung sagt uns vor allem, wo sich Staub befindet (der vom Licht der Sterne aufgeheizt und die Wärme in Form von Infrarotstrahlung wieder abgibt). So wie die Planeten sammelt sich auch der Staub in unserem Sonnensystem in der Ekliptik. Und der Staub zwischen den Sternen sammelt sich in der Ebene der Milchstraße an. Die Milchstraße ist im Bild klar als das gelbe Band in der Mitte erkennbar. Die blauen, “S”-förmigen Bänder zeigen die Strahlung des Staubs in unserem Sonnensystem und damit die Ebene der Ekliptik an. Beide liegen ganz offensichtlich nicht parallel; zwischen ihnen besteht ein Winkel von etwa 63 Grad und das ist auch der Winkel, um den unser Sonnensystem aus der Ebene der Milchstraße geneigt ist.

Womit wir bei der Frage wären, wie sich das gesamte Sonnensystem durch die Milchstraße bewegt. Auch das ist eigentlich nicht sonderlich kompliziert. Die Sonne ist etwa 25.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt und bewegt sich um dieses Zentrum herum. Für eine Runde braucht sie ungefähr 220 Millionen Jahre. Sie bleibt dabei nicht immer exakt in der gleichen Ebene sondern bewegt sich während der Umrundung immer ein wenig auf und ab; circa 250 Lichtjahre nach “oben” und nach “unten”. Da die ganze Scheibe der Milchstraße aber etwa 3000 Lichtjahre dick ist, kann man trotzdem noch guten Gewissens sagen, dass sich die Sonne und mit ihr das Sonnensystem immer innerhalb der Scheibe der Milchstraße befindet.

Das Sonnensystem bleibt auch immer um den Winkel von 63 geneigt. Viele werden wahrscheinlich das enorm populäre Video kennen, das die Bewegung der Planeten und der Sonne in Form einer “Helix” darstellt. Die Himmelskörper sausen hier entlang korkenzieherförmigen Bahnen durch die Milchstraße – und das ist nicht einmal großartig falsch (abgesehen vom falschen Maßstab im Video). Es ist eine direkte Folge aus der Tatsache, dass die Ebene des Sonnensystems gegenüber der Ebene der Milchstraße geneigt ist (allerdings nicht um 90 Grad, wie das Video andeutet). Wie gesagt – das ist keine großartige Entdeckung oder Neuigkeit, sondern ganz normal. Der Autor des Videos ist allerdings der Ansicht dabei würde es sich um irgendeine wissenschaftliche Revolution handeln die unser bisheriges Weltbild widerlegt und hat um dieses Video herum eine komplette pseudowissenschaftliche Theorie konstruiert… Mehr dazu findet ihr hier oder hier.

Mehr Antworten findet ihr auf der Übersichtsseite zu den Fragen, wo ihr selbst auch Fragen stellen könnt.

Kommentare (12)

  1. #1 schlappohr
    14. Dezember 2015

    “All die Milliarden Planetensysteme in unserer Milchstraße sind also in alle möglichen Richtungen orientiert.”
    Auf welche Weise kann man die Lage der Planetenbahnen anderer Systeme messen? Ist man dabei auf die Systeme beschränkt, bei denen bisher Planeten tatsächlich nachgewiesen wurden?

    Semi-offtopic: Du hast doch vor längerer Zeit mal ein Paper vorgestellt, nachdem die Orientierung (oder die Drehrichtung?) der bisher beobachteten Galaxien im Universum anscheinend nicht gleichverteilt ist. Allerdings waren die Daten wohl noch etwas zu dünn, um sicher zu sein. Gibt es dazu neue Erkenntnisse?

  2. #2 Aginor
    14. Dezember 2015

    Wie immer faszinierend, auch wenn ich das meiste schon wusste. Danke! 🙂

  3. #3 Alderamin
    14. Dezember 2015

    @Florian

    Womit wir bei der Frage wären, wie sich das gesamte Sonnensystem durch die Milchstraße bewegt. Auch das ist eigentlich nicht sonderlich kompliziert. Die Sonne ist etwa 25.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt und bewegt sich um dieses Zentrum herum

    Die Sonne bewegt sich dabei mit der Milchstraßenrotation in Richtung des Sternbild Schwans, nicht weit von Deneb (da liegt der vorauseilende Cygnus-Arm der Milchstraße).

    Neben der Bewegung um das Milchstraßenzentrum gibt es auch eine Eigenbewegung der Sonne gegenüber ihren Nachbarsternen mit knapp 20 km/s in Richtung Herkules. Dort liegt der Apex des Sonnensystems.

    Auf dieser Seite gibt’s ein schönes Bild, in dem die Bewegungsrichtungen und ein paar andere Referenzpunkte eingezeichnet sind.

  4. #4 Richard
    14. Dezember 2015

    @schlappohr

    Auf welche Weise kann man die Lage der Planetenbahnen anderer Systeme messen

    Meine (Laien-)Vermutung: Man misst sie nicht direkt.

    Stattdessen schaut man sich Mehrfach-Sternsysteme an und argumentiert, dass es für die Ausrichtung der Rotationsebene egal ist, ob jetzt mehrere oder nur einer der Materieklumpen im entfernten System groß genug ist dass da die Kernfusion zündet.

  5. #5 Alderamin
    14. Dezember 2015

    @schlappohr

    Bei Transitplaneten ist klar, dass wir die Ebene der Planetenbahnen von der Kante sehen. Bei Planeten, die direkt beobachtet werden können, kann man die Ebene aus dem Obit erschließen. Bei einigen Sternen kann man die Neigung der Rotationsachse mit Hilfe von Spektroskopie, Interferometrie und Photometrie abschätzen (ein paar Methoden sind hier in Kapitel 2 und 3 erläutert) und dann annehmen, dass die Planetenbahnen die gleiche Richtung haben (was aber nicht immer der Fall sein muss).

    Selbst wenn man nicht in jedem einzelnen Fall die Ausrichtung der Planetenbahnen ermitteln kann, so reichen die gemessenen und geschätzen Größen doch aus um zu belegen, dass die Planetenbahnen im wesentlichen zufällig ausgerichtet sind.

    Das Argument von Richard ist sicher auch nicht verkehrt – wenn die Ausrichtungen der Bahnen von Doppelsternen zufällig sind, dann werden es die von Planeten auch sein, denn warum sollte auf der unter der Sternentwicklung liegenden Ebene plötzlich wieder Ordnung einkehren, die auf der Ebene darüber schon nicht mehr vorhanden ist? Diesen Ebenen liegt ja der gleiche Prozess zugrunde, die Fragmentierung einer kollabierenden Gas- und Staubwolke.

    Ein wenig verwundert ja, dass Corioliskräfte innerhalb der Milchstraße nicht zu einer Gesamtrotation solcher Wolken führen, die sich auf die aus ihr entstehenden Objekte überträgt, wie das z.B. bei der Planetenentstehung der Fall ist (weswegen die meisten Planeten im gleichen Sinn wie ihr Umlauf um die Sonne rotieren). Vielleicht sind die Wolken im Verhältnis zur Milchstraße zu klein, die Drehung der Galaxis zu langsam?

  6. #6 Richard Kunze
    14. Dezember 2015

    @Alderamin

    Bei Transitplaneten ist klar, dass wir die Ebene der Planetenbahnen von der Kante sehen.

    Damit wissen wir aber lediglich, dass die Rotationsachse des entfernten Systems senkrecht auf unserer Blickrichtung steht – die Bahnebene ist bei einem Transitsystem also “nur” bis auf Rotation um die Blickrichtung festgelegt.

    Oder übersehe ich da was?

  7. #7 Thomas Rosin
    Berlin
    14. Dezember 2015

    Wen nicht speziell die Richtung der Sonnenbewegung sondern die jetzige Lage unserer Sonne in der Galaxis und in deren Umgebung interessiert, dem empfehle ich folgendes (freeware): Where is M13? — A Three Dimensional Galactic Atlas, von:
    http://www.thinkastronomy.com/M13/index.html
    und als SF-Fan wird man auch hier zufrieden gestellt mit vielen 3-D-Starmaps:
    http://www.projectrho.com/public_html/starmaps/
    und wer seinen Standpunkt ändern möchte, kann es hier versuchen:
    http://www.astronexus.com/endeavour/chart
    wenn Magn. und Vergr,. wie angegeben eingestellt werden, kann man Sol entdecken;
    Sol von Beteigeuze aus gesehen (Stern Magn 11.5, bei 5.7x Vergr. zu sehen):
    Sol von Wega aus gesehen (Stern Magn 4.5, bei 4x Vergr. zu sehen):
    Sol von Polaris aus gesehen (Stern Magn 10.5, bei 8x Vergr. zu sehen):
    Sol von Sirius aus gesehen (Stern Magn 2, bei 2x Vergr. zu sehen):

  8. #8 Alderamin
    14. Dezember 2015

    @Richard Kunze

    Damit wissen wir aber lediglich, dass die Rotationsachse des entfernten Systems senkrecht auf unserer Blickrichtung steht – die Bahnebene ist bei einem Transitsystem also “nur” bis auf Rotation um die Blickrichtung festgelegt.

    Korrekt. Und das gilt für die anderen Methoden zur Bestimmung der Inklination genau so, wenn ich das richtig sehe (außer bei direkt sichtbaren Planeten). Man bekommt nur die Neigung der Bahn zur Sichtlinie heraus, nicht den Positionswinkel (also die Ausrichtung in der Himmelsebene).

    Aber wenn die Inkination gleichverteilt ist, kann man davon ausgehen, dass es auch der Positionswinkel ist.

  9. #9 Bullet
    15. Dezember 2015

    Arrrrrr. Mein Hirn schmerzt. Ich hab Florians Linkfalle angeklickt und bin über universetoday bei dem hier gelandet.
    Für die, die nicht klicken wollen, eine kleine Kostprobe:

    We also know that the sun is about 150 million Kilometers away from the earth. But in reverse it appears earth- like object would be ZERO or completely disappeared at sun’s distance. Since we find our earth-like object/imaginary earth as ZERO at the distance of 150 million kilometers, we can never see anything ahead of it. Here starts the game of reflection. […] Though the giant telescope installed by various world space organizations, have discovered a lot of mysteries at hundreds of light years distances, i.e. asteroids, milky way’s, galaxies, supernovas, white dwarfs, nebulas, black holes, extra solar systems etc; these mysteries are not real mysteries and are created from space mirror.

    Also: weil man mit freiem Auge ein erdgroßes Objekt in der Entfernung der Sonne nicht mehr erblicken könnte, weil es einen Winkeldurchmesser hätte, der geringer ist als das Auflösungsvermögen des unbewaffneten menschlichen Auges, muß das Universum so klein sein, daß es in eine 150-Millionen-Kilometer-Schale um die Erde paßt. (Und daraus folgt ja: Venus ist auch schlagartig unsichtbar, sobald der Winkel Venus-Sonne-Erde größer als 90° wird.)
    Au weia.

    Wie man so viele Aussagen nicht verstehen kann und mit Arschbombe in ein Becken aus Blödsinn reinhopst, wird mir immer ein Rätsel bleiben.
    Aber: ihr seid gewarnt. Selber anklicken auf eigene Gefahr.

  10. #10 Rüdiger Kuhnke
    München
    16. Dezember 2015

    In Bob Bermans Buch “Die Wunder des Nachthimmels” heißt es, die Bahnebene des Arktur stehe senkrecht auf der Milchstraßenebene. Ich habe sonst nirgendwo Hinweise darauf gefunden. Weißt du was darüber?

  11. #11 schulze
    5. Februar 2017

    Hallo,
    naja, ich weiß jetzt also die neigung der ekliptikebene in bezug zum galaxiezentrum. Immerhin. Entfernung zum zentrum naja gut, ein ca. reicht mir. Und was in sonnenapex richtung liegt. Der rest ist nur mutmaßung und annahme und hat eher pseudowissenschaftlichen charakter. Nichts genaues weiß man nicht.
    Eher populärwissenschaftliche mutmaßungen ala pro7 galileo.

  12. #12 Florian Freistetter
    5. Februar 2017

    @schulze: “Der rest ist nur mutmaßung und annahme und hat eher pseudowissenschaftlichen charakter.”

    Wo genau ist das was ich geschrieben habe “Pseudowissenschaft”? Wenn du meinen Text kritisierst, ist es hilfreich wenn du konkrete Kritik übst.