Ein Planet. Was ist das eigentlich? Ganz selbstverständlich benutzen wir den Begriff. Dabei war lange Zeit überhaupt nicht definiert, was ein Planet ist. Aber selbst heute ist immer noch nicht genau fest gelegt, wann ein Objekt ein Planet ist oder nicht.

Schon im Altertum kannte man sieben Planeten. Das waren alle mit dem bloßen Auge sichtbaren Himmelsobjekte, die sich regelmäßig gegenüber dem unveränderlichen Sternhimmel bewegten, also Sonne, Mond, Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn. Kometen waren – und sind – dagegen eine eigene Klasse, weil sie einfach irgendwann, irgendwo auftauchten und nach kurzer Zeit wieder verschwanden.

Geozentrisches Weltbild im Mittelalter aus der Schedelschen Weltchronik um 1493. (Wikipedia, gemeinfrei)

Wie bitte? Wo ist die Erde? Und, die Sonne ein Planet? Auch der Mond soll ein Planet sein? Planeten haben Monde!

Nun, die Gelehrten gingen damals bei ihren Überlegungen davon aus, wie sich ihnen das Universum präsentierte, und entwarfen ein dazu passendes, in sich stimmiges Weltbild. Die Erde galt damals nicht als Planet, sondern ruhte im Mittelpunkt des Universums. Als Planet müsste sie sich bewegen und könnte somit nicht im Zentrum des Universums ruhen. Die Sonne dagegen bewegt sich regelmäßig zwischen den Sternen und kommt nach einem Jahr an ihren Ausgangspunkt zurück. Außerdem war es damals unvorstellbar, dass sie ein Stern sein könnte, denn diese waren punktförmig und gehörten zur Sphäre der unveränderlichen Fixsterne. Auch der Mond bewegt sich sehr genau vorhersagbar auf einer ähnlichen Bahn wie die Sonne und die anderen Planeten zwischen den Hintergrundsternen und war deshalb logischerweise ebenfalls ein Planet. So sieht es das ptolemäische, das geozentrische Weltbild vor.

Historische Darstellung des kopernikanischen Weltbilds. Aus “Harmonia macrocosmica” von Andreas Cellarius (1708) (Quelle: Wikipedia, gemeinfrei)

Mit dem heliozentrischen Weltbild, in dem die Sonne im Mittelpunkt der Welt ruht und das sich durch die Arbeiten von Nikolaus Kopernikus (1473 – 1543) ab dem 16. Jahrhundert durchsetzte, wurde die Erde zum Planeten. Dafür fielen Sonne und Mond heraus.

Doch mit dem zunehmenden Wissen über das Weltall verlor auch die Sonne ihre privilegierte Stellung in der Mitte des Universums. Aber noch 1926 stritten Astronomen über den Aufbau des Weltalls. Eine Gruppe vertrat die Ansicht, dass die Spiralnebel weit entfernte Galaxien seien, wie unsere Milchstraße, eine andere meinte, die Nebel seinen Teil der Milchstraße und es gäbe auch nur diese eine Galaxie im Universum. Aber diese große Debatte ist ein anderes Thema.

Planeteninflation im 19. Jahrhundert

Nach der Erfindung des Fernrohrs im Jahre 1608 durch den Brillenmacher Hans Lipperhey wuchs im Laufe der Jahrhunderte die Planetenfamilie im Sonnensystem um drei weitere Mitglieder an: Uranus kam 1781 dazu, Neptun 1846 und Pluto im Jahr 1930. Aber ganz so einfach war die Geschichte nicht wirklich. 1801 wurde ein Objekt zwischen Mars und Jupiter entdeckt, dass sich wie ein Planet verhielt, und den Namen Ceres erhielt. Bis 1807 folgten weitere, Pallas, Juno, Vesta, die alle zwischen den Planeten Mars und Jupiter um die Sonne wanderten. Somit gab es zehn Planeten. Erst nach einer Pause von 38 Jahren wurde Objekt Nummer 5 entdeckt – Astraea, Planet Nummer 11. Nach 1847 wurden aber immer mehr gefunden. Offensichtlich waren diese Himmelskörper alle deutlich kleiner als die schon bekannten Planeten und bewegten sich zwischen Mars und Jupiter. Deshalb entschieden sich die Astronomen dazu, ihnen den Planetenstatus abzuerkennen. Für sie wurde die Klasse der Asteroiden eingeführt, auch Planetoiden oder Kleinplaneten genannt.

Aber eigentlich gab es keine allgemein anerkannte Definition, was einen Planeten auszeichnet. Die Klasse der Asteroiden wurden nur geschaffen, um der Inflation an Planeten zu begegnen.

Das änderte sich auch nicht durch die Entdeckung des Pluto. Aber manche Astronomen stellten seinen Planetenstatus bald infrage. Pluto war offensichtlich klein, selbst in großen Teleskopen erkannte man nur einen Lichtpunkt. Auch ist seine Bahn gegenüber den anderen Planeten deutlich schiefer und stark elliptisch. Zu manchen Zeiten befindet sich Pluto sogar näher an der Sonne als der Planet Neptun. Tatsächlich wurde lange Zeit vermutet, dass Pluto ursprünglich ein Mond Neptuns gewesen sei. Dieser besitzt den Mond Triton, der entgegen der Rotationsrichtung des Planeten um ihn kreist. Deshalb nahm man an, dass Triton einst von Neptun eingefangen wurde. Dabei sollte Pluto aus dem System geworfen worden sein. Doch allgemein galt dieser als Planet. In Meyers Handbuch über das Weltall, Ausgabe 1960, lesen wir den kurzen Eintrag: „Der erst 1930 entdeckte Planet ist naturgemäß noch wenig erforscht. Auf Grund seines Albedos und seiner scheinbaren Helligkeit schätzt man seine Größe auf etwa Erdgröße und seine Masse zu etwa 0,9 Erdmasse“.

Als 1978 der erste Plutomond Charon entdeckt wurde, war allerdings klar, dass der Planet nie ein Mond Neptuns gewesen sein konnte. Durch diesen Fund konnten bald viele Unklarheiten über den Planeten beseitigt werden. Es zeigte sich, dass Pluto nicht einmal halb so groß wie der Planet Merkur ist. Er ist sogar noch kleiner als der Erdmond, kleiner als die 4 hellen Jupitermonde, kleiner als der Saturnmond Titan, aber mehr als doppelt so groß wie der damals größte Asteroid, Ceres. Da Pluto aber der einzige Himmelskörper hinter der Neptunbahn war, wurde sein Planetenstatus nicht ernsthaft angezweifelt.

Prager Planetensturz

Doch das sollte sich ab dem Jahr 1992 ändern, als immer mehr Objekte hinter Neptun entdeckt wurden, deren Durchmesser mehrere hundert Kilometer betragen. Eines davon, Eris, ist nur geringfügig kleiner als Pluto. Vermutlich gibt es mehr als 10.000 dieser transneptunischen Objekte – TNOs. Jetzt befanden sich die Astronomen in einer ähnlichen Situation, wie ihre Kollegen im 19. Jahrhundert. Einige Astronomen plädierten dafür, Pluto und seine Brüder bei den Kleinplaneten einzuordnen. Dagegen gab es aber heftige Proteste.

Dann kam es 2006 zum Prager Planetensturz. Auslöser waren nicht in erster Linie die immer größer werdende Zahl aufgespürter TNOs, sondern deren immer größer werdenden Durchmesser. Sollte man deshalb die Zahl der Planeten erhöhen? Aber wo lag die Grenze? Erst jetzt begannen die Astronomen ernsthaft darüber nachzudenken, was einen Planeten eigentlich auszeichnet.

Auf der 26. Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union (IAU) im August 2006 in Prag wurde nach einer heftigen Debatte beschlossen, dass Pluto nicht mehr zu den Planeten zählt, sondern zur neuen Klasse der Zwergplaneten gehört. Ich muss gestehen, dass ich damals ebenfalls zur Gruppe derjenigen gehörte, die lieber mehr Planeten haben wollten, als Pluto zu degradieren, obwohl es aus wissenschaftlicher Sicht ziemlich egal ist, ob er nun Planet oder Zwergplanet genannt wird. Aber nicht nur er wechselte seine Objektklasse. Auch Ceres, der zuerst entdeckte Planetoid, wechselte zu den Zwergplaneten.

Mit der Einführung der neuen Klasse wurde auf der IAU-Versammlung auch eine wissenschaftliche Definition verabschiedet, was ein Planet ist. Das sind Objekte, die selbst nicht leuchten und:

1. um die Sonne laufen, aber nicht selbst ein Trabant eines Planeten sind,
2. so viel Masse besitzen, dass die Schwerkraft sie zu einer Kugel formt,
3. sie infolge der Anziehungskraft ihre Bahn von anderen Objekten freigeräumt haben, ausgenommen in speziellen Punkten, den Lagrange-Punkten L4 und L5.

Pluto erfüllt nicht die dritte Bedingung und verlor deshalb seinen Planetenstatus.

Damit war das Problem endlich gelöst. Aber die Definition gilt eigentlich nur in unserem Sonnensystem. Kann sie auf andere Sonnensysteme übertragen werden? Wie sich inzwischen zeigte, wohl nicht.

Lange Zeit war nicht klar, ob es um andere Sonnen ebenfalls Planeten, sogenannte Exoplaneten, gibt oder nicht. Die ersten Exemplare wurden 1990 entdeckt, an einem Ort, der wohl nicht unbedingt in die engere Wahl fallen würde. Sie kreisen um einen Pulsar, einen Neutronenstern, der als Überbleibsel nach einer Supernovaexplosion eines massereichen Sterns übrig bleibt. Der erste Planet, der um einen sonnenähnlichen Stern wandert, wurde 1995 von dem Team des Schweizer Astronomen Michel Mayor bei dem Stern 51 Pegasi gefunden.

Planeten an der Grenze zu Sternen

Seitdem wurden 3588 (Stand: 25. Januar 2018) Exoplaneten bestätigt. Zahlreiche von ihnen besitzen Massen von mehr als dem Zehnfachen der Jupitermasse. Andererseits wurden auch solche Objekte gefunden, die frei zwischen den Sternen in Sternentstehungsgebieten treiben. Es ist offen, ob diese schweren Jupiter aus den noch jungen Sonnensystemen herausgeworfen wurden oder sich ähnlich wie die Sterne als einzelne Objekte direkt aus der interstellaren Materie entwickelten.

Scheibe aus Staub und Gas um einen sehr jungen Stern. Darin bilden sich die Planeten. (Mit freundlicher Genehmigung: NASA/JPL/CalTech)

Nach dem aktuellen Wissensstand entstehen Sterne und Planeten auf unterschiedliche Weise. Erstere bilden sich aus interstellaren Wolken, die sich unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenziehen. In der dichter werdenden Wolke bilden sich kleinere Klumpen, aus denen schließlich die Sterne hervorgehen. Wenn genügend Masse sich angesammelt hat, zündet in ihrem Kern das atomare Feuer und sie wandeln Wasserstoffkerne in Helium um. Die jungen Sterne sind selbst wieder von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben. Der Staub verdichtet sich durch Zusammenstöße zu kleinen Festkörpern, die immer weiter anwachsen. Letztlich bildet sich dann ein Planet oder Asteroid. Geht das schnell genug, sammelt sich auch das Gas um die massereichsten Protoplaneten und jupiterähnliche Objekte entstehen. Während Sterne selbst leuchten, reflektieren Planeten nur das Licht ihrer Sonnen, die sie umkreisen.

Aber wo liegt die Grenze zwischen massereichen Planeten und massearmen Sternen? Die Beobachtungen deuten darauf hin, dass es keine scharfe Grenze gibt, jedenfalls nicht, wenn man nur die Masse der Objekte betrachtet. Mindestens eine weitere Information muss her.

Die Arbeitsgruppe der IAU für extrasolare Planeten definiert zurzeit ein Objekt als Planet, dessen Masse zu gering ist, um schweren Wasserstoff, Deuterium, in einer thermonuklearen Reaktion zu fusionieren. Dieses Objekt muss außerdem einen Stern oder einen Sternrest umkreisen. Objekte oberhalb einer Grenzmasse für die thermonukleare Fusion, werden den Braunen Zwergen zugeordnet, den masseärmsten und kühlsten Sternen, die wir kennen.

Für Objekte mit Elementhäufigkeiten ähnlich der Sonne, wird die Grenzmasse bei 13 Jupitermassen vermutet. Doch ist dieser Wert problematisch, weil er von der chemischen Zusammensetzung des Objekts abhängt. Wenn es einen geringen Anteil an schweren Elementen besitzt, handelt es sich um einen Planeten, während ein Objekt mit einem erhöhten Anteil ein Brauner Zwerg ist. Die Masse des Objekts alleine reicht also zur Unterscheidung nicht aus.

Das Problem liegt nun darin, wie man durch Beobachtungen zwischen einem massereichen Planeten und einem massearmen Braunen Zwerg unterscheiden kann. Dem Objekt sieht man seine Entstehungsgeschichte nicht mehr an. Dieser Frage ging nun Kevin C. Schlaufman, Assistenzprofessor an der John Hopkins Universität in Baltimore, USA, nach.

Er fand heraus, dass die Unterscheidung mithilfe der chemischen Zusammensetzung des Hauptsterns des Systems erfolgen kann. Die Ideen dahinter bilden die Theorien für die Planeten- und Sternentstehung. Objekte mit weniger als zehn Jupitermassen bevorzugen Sterne mit mehr Eisen als unsere Sonne. In der Umgebung dieser Sterne gibt es mehr Material, um daraus Steine zu erschaffen, den Samenkörnern für Planeten. Dagegen kümmern sich Braune Zwerge nicht um die chemische Zusammensetzung der Sterne, weil sie direkt aus der sich verdichtenden interstellaren Wolke bilden.

Deshalb schlägt Schlaufman vor, Objekte mit mehr als 10 Jupitermassen nicht zu den Planeten zu zählen, bis weitere und bessere Beobachtungen es erlauben, die Grenze genauer festlegen.