Alle Planeten umkreisen einen Stern? Nein, es gibt auch Planeten die ganz allein und ohne stellare Aufsicht durch die Milchstraße wandern. Und gar nicht mal so wenige: Man schätzt, dass allein in unserer Galaxie bis zu 400 Milliarden dieser “vagabundierenden Planeten” existieren. Wo sie herkommen und wie sie entstanden sind, erfahrt ihr in dieser Folge der Sternengeschichten.
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Sternengeschichten Folge 154: Vagabundierende Planeten
Planeten umkreisen Sterne. Zumindest tun das die Planeten in unserem Sonnensystem. Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun laufen auf ihren Bahnen um die Sonne herum. Und auch die Planeten die wir anderswo in der Milchstraße entdeckt haben, sind Teil eines Sternsystems und werden von der Gravitationskraft ihres Sterns in entsprechenden Umlaufbahnen gehalten. Meistens zumindest, denn es gibt auch Planeten, die ganz ohne Sterne existieren.
Sie heißen “vagabundierende Planeten” oder manchmal auch “Steppenwolf-Planeten”, weil sie wie ein einsamer Wolf die Steppe ohne Begleitung durch das leere Universum zwischen den Sternen wandern. Der Fachbegriff für diese Himmelskörper lautet “free floating planets”. Aber wie sie genau genannt werden ist lange nicht so interessant wie die Planeten selbst. Und zum Beispiel die Frage nach ihrer Herkunft.
Künstlerische Darstellung des Planeten CFBDSIR J2149, ein vagabundierender Planet (ESO/L. Calçada/P. Delorme/Nick Risinger (skysurvey.org)/R. Saito/VVV Consortium)
Planeten müssen irgendwie entstehen. Das tun sie normalerweise immer zusammen mit einem Stern. Wenn eine der riesigen Wolken aus Gas und Staub die sich im Raum zwischen den Sternen befinden, in sich zusammenfällt, bildet sich aus dem ganzen Material ein Stern. Meistens sogar mehr als nur ein Stern. Und aus dem, was bei der Sternentstehung übrig bleibt, entstehen die Planeten. Dass ein Planet ganz alleine und NUR ein Planet und sonst nichts einfach so entsteht, ist enorm unwahrscheinlich. Eine kosmische Wolke muss eine gewisse Mindestmasse haben, damit sie in sich zusammenfallen und ein kompaktes Objekt bilden kann. Und diese Masse ist deutlich größer als die Masse eines normalen Planeten. Theoretisch könnte ein Planet auch entstehen, wenn sich kleinere Objekte zu immer größeren Himmelskörpern zusammenballen. Aber es würde extrem lange dauern, bis sich im fast leeren Raum zwischen den Sternen genug Staub- und Gastteilchen zufällig treffen, damit ein Planet entstehen kann. So lange, dass es vermutlich in der ganzen bisherigen Lebenszeit des Universums noch nicht vorgekommen ist.
Die Planeten ohne Stern müssen also zumindest bei ihrer Entstehung noch Teil eines Sonnensystems gewesen sein. Sie müssen entstanden sein wie ganz normale Planeten. Und sie müssen früher ihren Stern auch noch umkreist haben. So lange, bis irgendwas passiert ist und sie in den Raum zwischen den Sternen geworfen wurden.
Und dieses “irgendwas” ist das Chaos, dass immer dann auftritt, wenn sich zu viele Himmelskörper auf zu kleinem Raum bewegen. Die acht Planeten unseres Sonnensystems haben genug davon. Zwischen ihren Umlaufbahnen ist genug Platz, damit sie sich gegenseitig nicht in die Quere kommen und auch die Störungen die sie gegenseitig mit ihrer Gravitationskraft ausüben, sind nicht stark genug, um sie von ihren Bahnen abzubringen.
Aber früher war das anders. Als das Sonnensystem vor 4,5 Milliarden Jahren entstanden ist, haben sich nicht nur die Sonne und die acht Planeten gebildet. Es gab damals noch viel mehr Himmelskörper. Computersimulationen zur Planetenentstehung zeigen, dass da vermutlich ein paar Dutzend große Himmelskörper im jungen Sonnensystem vorhanden waren. Und die hatten eben nicht alle Platz. Es kam immer wieder zu nahen Begegnungen zwischen ihnen und sogar zu Kollisionen. Bei einer dieser Kollisionen zwischen der Erde und einem marsgroßen Planeten entstand der Mond – diese Geschichte habe ich ja schon in Folge 149 der Sternengeschichten erzählt. Es reicht aber auch schon, wenn sich zwei planetengroße Objekte einfach nur nahe kommen. Dann können die gravitativen Störungen so groß werden, dass einer von ihnen regelrecht aus dem Sonnensystem geworfen wird. Im Laufe der Zeit wurden so jede Menge Planeten entweder zerstört oder haben das Sonnensystem verlassen. Erst als die acht heutigen Planeten übrig blieben, war genug Platz geschaffen, um sich gegenseitig nicht mehr in die Quere zu kommen.
Der gleiche Prozess hat auch bei anderen Sternen stattgefunden, bei denen sich Planeten gebildet haben. Überall wo es heute Planeten gibt, die einen Stern umkreisen wurden während der Entstehungsphase also auch Planeten aus dem System geworfen. Und all diese ausgestoßenen Objekte ziehen nun als vagabundierende Planeten durch die Galaxie.
Wir können sogar abschätzen, wie viele es sind. Dazu macht man sich den sogenannten “Gravitationslinseneffekt” zu nutze. Normalerweise benutzen Astronomen ja Teleskope, um den Himmel zu beobachten. Ein Teleskop nutzt Linsen oder Spiegel um Lichtstrahlen zu krümmen oder abzulenken; wie ich ja schon in Folge 107 der Sternengeschichten erzählt habe. Licht krümmen kann man aber auch ohne Spiegel!
Albert Einstein hat in seiner allgemeinen Relativitätstheorie ja gezeigt, dass Masse den Raum krümmt. Und Lichtstrahlen der Krümmung des Raums folgen. Wenn nun zum Beispiel ein Lichtstrahl der von einem fernen Stern in Richtung Erde unterwegs ist an einem vagabundierenden Planeten vorbei kommt, dann wird er von dessen Masse ein wenig abgelenkt. Der Planet wirkt wie eine Linse in einem Teleskop und verändert kurzfristig das Licht des Sterns. Er erscheint ein klein wenig heller als er es normalerweise wäre, denn ein Teil seines Lichts der uns ansonsten nicht erreichen würde wird vom Planet trotzdem noch in unsere Richtung abgelenkt.
Astronomen haben nun jede Menge Sterne der Milchstraße genau beobachtet und nach den Ereignissen Ausschau gehalten, die auf diesen Gravitationslinseneffekt hindeuten. Aus den so gewonnenen Daten kann man entsprechende Hochrechnungen erstellen die zeigen, wie viele Planeten sich da zwischen den Sternen herum treiben. Und das sind einige!
Bis zu 400 Milliarden vagabundierende Planeten kann es allein in unserer Milchstraße geben. Also fast doppelt so viele, wie es dort Sterne gibt! Das klingt so, als wäre das irgendwie gefährlich. Wenn da so viele Planeten einfach so durch die Galaxie fliegen: Stoßen die dann nicht dauernd mit anderen Planeten zusammen? Könnte nicht auch die Erde von einem herumstreunenden Himmelskörper getroffen werden?
Nein, dafür stehen die Chancen extrem schlecht. Denn auch wenn es VIELE vagabundierende Planeten gibt: Der Raum zwischen den Sternen ist so groß und so leer, dass das kaum weiter auffällt! Betrachten wir die Größe des Bereichs zwischen der Sonne und dem sonnennächsten Stern Proxima Centauri, dann sind das etwa 100 Kubiklichtjahre. Im Vergleich dazu macht die innere Region des Sonnensystems in dem sich die Erde und die anderen Planeten befinden gerade mal ein zweimillionstel Kubiklichtjahr aus. Das ist ein enorm winziges Ziel für einen vagabundierenden Planeten – und im Durchschnitt findet man von denen in den 100 Kubiklichtjahren zwischen Sonne und Alpha Centauri gerade mal zwei Stück!
Es gibt also nicht nur so gut wie keine vagabundierende Planeten in unserer Nähe; es ist auch so enorm viel Platz im Universum, dass es höchst unwahrscheinlich ist, dass er tatsächlich auf die Erde trifft. Und selbst wenn: Der Planet könnte nicht einfach aus dem Nichts auftauchen sondern würde schon Jahrhunderte vorher von den Astronomen gesehen werden.
Es gibt also keinen Grund, vor den vagabundierenden Planeten Angst zu haben. Keiner von ihnen wird jemals in unsere Nähe kommen. Was eigentlich schade ist, denn es wäre sehr interessant, sie zu erforschen. Man könnte ja denken, das es sich bei ihnen nur um kalte, dunkle und komplett gefrorene leblose Himmelskörper handelt. Immerhin gibt es ja keinen Stern, der ihnen Licht und Wärme spendet. Aber Sterne sind nicht die einzige Energiequelle für einen Planeten!
Wie ich in Folge 143 der Sternengeschichten erzählt habe, ist der Kern der Erde so heiß wie die Oberfläche der Sonne. Diese Energie stammt vor allem aus dem Zerfall der vielen radioaktiven Elemente, die sich im Kern eines jeden Planeten findet. Je größer ein Planet ist, desto heißer ist auch sein Zentrum. Und wenn es auch auf der Oberfläche eines Himmelskörpers ohne Stern tatsächlich kalt und dunkel sein wird, muss das für seine unterirdischen Regionen noch lange nicht gelten. Auf vagabundierenden Planeten könnte es Seen und Ozeane aus flüssigem Wasser geben, die unter der gefrorenen Oberfläche liegen und von der Hitze aus dem Kern aufgewärmt werden. So wie zum Beispiel der Wostok-See in der Antarktis, der ebenfalls kilometertief unter der dortigen Eiskruste liegt. Obwohl er für fast eine halbe Million Jahre von der Umwelt komplett abgeschnitten war, hat man dort bei Bohrungen Bakterien und andere Mikroorganismen gefunden, die all die Zeit dort problemlos überlebt haben.
Leben könnte unter Umständen also auch auf den vagabundierenden Planeten existieren. Dass sich dort komplexe Lebewesen entwickeln können ist allerdings unwahrscheinlich. Und intelligentes Leben wird man dort wohl auch nicht finden. Wer würde auch in ewiger Kälte und Dunkelheit leben wollen…
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