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Sonnensystem: Der verstoßene Planet

Wissenschaftler haben in Computersimulationen berechnet, dass es womöglich einen fünften Großplaneten in unserem Sonnensystem gab. Vor Milliarden Jahren wurde er dann durch Schwerkraftwechselwirkungen mit den anderen Gasplaneten hinausgeschleudert.
Künstlerische Darstellung des möglichen fünften Großplaneten
Unsere acht Planeten
Unsere acht Planeten | Die Planeten des Sonnensystems im Größenvergleich; auch Pluto ist noch mit dabei. Die jeweilige Entfernung zur Sonne ist allerdings nicht maßstabsgetreu.
Auch nachdem Pluto nicht mehr als Planet gelistet ist, gab es doch nie Zweifel am Status der vier Großplaneten. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sind um einiges stattlicher als die erdnahen Sonnenbegleiter. Womöglich hatten sie jedoch früher einen weiteren großen Bruder. Laut einer neuen Studie wäre dieser fünfte Großplanet etwa von der Größe Neptuns schon bald aus dem Sonnensystem herauskatapultiert worden – als dieses nur etwa eine halbe Milliarde Jahre alt war.

Unsere Erde ist für die Entwicklung von Leben ideal platziert und ausgestattet. Philosophisch betrachtet ein Kreisschluss, denn unter anderen Umständen gäbe es uns schlicht nicht. Für Astronomen jedoch eine Frage, die es zu beantworten gilt: Welcher glückliche Zufall war es, der die Erde an diese Stelle bugsierte? Eine mögliche Antwort fand David Nesvorny nun per Computersimulation des frühen Sonnensystems. Diejenigen Berechnungen, in denen die Ausgangsbedingungen fünf Großplaneten enthielten, führten dabei öfter zu der heutigen Konfiguration als solche mit nur vier Riesen.

Künstlerische Darstellung des möglichen fünften Großplaneten
Künstlerische Darstellung des möglichen fünften Großplaneten | So könnte der ehemalige fünfte Gasriese unseres Sonnensystems ausgesehen haben. Seine Masse soll in der Größenordnung derjenigen von Uranus und Neptun gelegen haben.
Wie jeder Stern entstand auch unsere Sonne mit einer umgebenden so genannten protoplanetaren Scheibe. Aus ihren Gas- und Staubmassen bildeten sich mit der Zeit die Planeten, die schließlich stabile Umlaufbahnen erreichten. Es wird angenommen, dass Uranus und Neptun durch die Schwerkraft der Gasriesen Jupiter und Saturn auf ihre heutige Bahn gebracht wurden. Denn in ihrem jetzigen großen Sonnenabstand hätten sie zu lange gebraucht, um sich zu bilden. Bei diesem Planeten-Billard wurden auch viele Kleinkörper heraus- oder in den Kuipergürtel geschleudert, der sich heute jenseits des Neptun erstreckt. Hinweise auf solche frühen Ereignisse im Sonnensystem liefern neben dem Kuipergürtel die Einschlagkrater auf dem Mond. Beides lieferte Nesvorny Anhaltspunkte für seine Simulation.

Simulierte Entstehung des heutigen Sonnensystems
Simulierte Entstehung des heutigen Sonnensystems | Gezeigt sind die vormals fünf Großplaneten in ihrer Bahn um die Sonne vor und nach dem Ausstoß des fünften. Er wird im Verlauf der Simulation durch Schwerkraftwechselwirkungen mit Jupiter und Saturn zunächst auf eine stark elliptischen Bahn gebracht und schließlich aus unserem Sonnensystem herauskatapultiert. Auch der Kuipergürtel – hier in grün dargestellt – wurde in diesem Prozess stark ausgedünnt.
Zwei wahrscheinliche Szenarien fand er auf diese Art. Im ersten umkreiste der fünfte Großplanet einst die Sonne in einer Entfernung von weniger als 15 Astronomischen Einheiten und damit zwischen den heutigen Bahnen von Saturn und Uranus. In dem Fall hätten Jupiter und Saturn damals Umlaufzeiten im Verhältnis von drei zu zwei gehabt, also einen Anteil von 1,5; heute beträgt er 2,49. Im zweiten wahrscheinlichen Simulationsergebnis betrug die ursprüngliche relative Umlaufdauer zwei zu eins. Dann hätte die Bahn des fünften Gasriesen bei 18 bis 20 Astronomischen Einheiten etwa im Bereich des heutigen Uranusorbits gelegen. Nesvorny hält jedoch das erste Ergebnis für wahrscheinlicher.

Grundsätzlich ist es gut denkbar, dass es einst einen zusätzlichen Himmelskörper im Sonnensystem gab. Schließlich kennt man einsame Planeten im interstellaren Raum schon länger. Diese "rogue planets", wie sie im Englischen heißen, müssen alle auf die eine oder andere Weise aus ihren jeweiligen Umlaufbahnen entkommen sein.

Laura Hennemann

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