Was ist ein Planet?

Nach der neuen Planetendefinition muss ein Himmelskörper die folgenden drei Kriterien erfüllen, um als Planet zu gelten:

1. Er muss einen Stern (im Sonnensystem ist das natürlich die Sonne) umkreisen und selbst kein Stern sein
2. Er muss so viel Masse besitzen, dass er eine Kugelform aufweist
3. Er muss auf seiner Bahn das mit Abstand grösste Objekt sein

Erfüllt ein Himmelskörper nur die ersten zwei Punkte, wie etwa Pluto oder 2003UB313, gilt er "nur" als Zwergplanet.

Diese drei Punkte werden nun im folgenden etwas genauer erklärt.

Ein Planet umkreist einen Stern und ist selbst kein Stern

Der erste Punkt ist nicht schwer zu verstehen: Ein Planet muss einen Stern umkreisen und selbst kein Stern sein, Punkt. Trotzdem ist er nicht ganz unumstritten. Man weiss zum Beispiel aus Computersimulationen, dass bei der Entstehung eines Planetensystems viele kleinere und grössere Planeten aus einem entstehenden Sternsystem herausgekegelt werden und danach als einsame, eisige Körper zwischen den Sternen ihre Bahn um das Zentrum der Milchstrasse ziehen. Diese Objekte unterscheiden sich kaum von einem typischen Planeten in einem Sonnensystem, ausser dass sie eben nicht um einen Stern kreisen (und deshalb natürlich auch entsprechend kalt sind). Ein zweiter Einwand lautet, dass damit Monde prinzipiell keine Planeten sein können, und seien sie noch so gross. Der Jupitermond Ganymed und der Saturnmond Titan sind grösser als Merkur, der kleinste der acht Planeten. Titan ist eine geologisch aktive, vielfältige Welt, und würde er um die Sonne kreisen, gälte er mit Sicherheit als Planet - warum also, fragen einige Kritiker, sind diese Objekte keine Planeten? Gemäss dieser Definition können Monde nur schon deshalb keine Planeten sein, weil sie den dritten Punkt nicht erfüllen: Sie sind auf ihrer Bahn um die Sonne (sie umkreisen zwar einen Planeten, aber sie bewegen sich natürlich mit ihm um die Sonne) nicht das grösste Objekt, den diese Ehre kommt schon dem von ihnen umkreisten Planeten zu.

Ein Planet hat eine Kugelform

Der zweite Punkt ist schon etwas komplexer: Die Erde und die anderen Planeten haben annähernd eine Kugelform: sie sind zwar durch die Rotation etwas abgeplattet, aber sie weisen keinerlei grössere Dellen oder Beulen auf, wie man das von Asteroiden kennt. Die Kugelform kommt daher, dass die Gravitation auf diesen schweren Objekten so stark ist, dass alle Dellen und Beulen mit der Zeit eingeebnet werden: Die Gravitationskraft ist so stark, dass sie das Material zwingt, solche Unebenheiten auszugleichen. Auf Asteroiden hingegen können solche Unebenheiten bestehen bleiben, weil ihre Form vor allem von den Kräften zwischen den Atomen ihrer Gesteine bestimmt wird (diese Kräfte sind stärker als die Kraft der Gravitation: Die Gravitation kann diese inter-atomaren Kräfte nicht überwinden und der Asteroid behält seine unregelmässige Form). Ein Körper, der aufgrund seiner Gravitation eine Kugelform aufweist, befindet sich mehr oder weniger im sogenannten "hydrostatischen Gleichgewicht": er verhält sich etwa so, wie sich ein flüssiger Körper verhalten würde (z.B. bilden Wassertropfen in der Schwerelosigkeit ebenfalls eine Kugelform).

Ein Planet ist mit Abstand das grösste Objekt auf seiner Bahn

Der dritte Punkt ist etwas komplizierter und hat auch den grössten Teil der Kritik abbekommen: Was soll das heissen, ein Objekt muss "mit Abstand" das grösste Objekt seiner Bahn sein? Betrachten wir uns die Bahn, auf der die Erde um die Sonne kreist. Da ist die Erde, und der Mond, der sie umkreist - doch da sind auch noch viele andere, kleine Körper: Asteroiden. Der grösste Asteroide in der Nähe der Erdbahn trägt den Namen "Ganymed" (wie der Jupitermond) und hat einen Durchmesser von etwa 40 km. Ganymed und all diese kleinen Asteroiden haben nur einen winzigen Bruchteil der Erdmasse, nur etwa 0.0000002%. Das ist etwa so viel wie eine Fliege im Vergleich mit einem 40-Tonnen-Lastwagen. Man kann also sagen, die Erde ist mit Abstand das grösste Objekt auf ihrer Bahn. Das selbe gilt für Merkur, Venus und Mars. Wie sieht es mit Jupiter aus? Jupiter hat auf seiner Bahn eine Menge Objekte, die ihm auf seiner Bahn entweder 60° voraus- oder dann hintennach laufen: diese Objekte werden "Trojaner" genannt, oder "Trojanische Asteroiden". Der grösste von ihnen, Hektor, hat einen Durchmesser von 370 mal 195 km (diese Unregelmässige Form ist ein Beispiel für einen Körper, der sich eben nicht im hydrostatischen Gleichgewicht (siehe oben) befindet). Auch Neptun hat solche "Trojaner", und zusammen bringen all diese Asteroiden eine beträchtliche Masse hin. Doch diese Masse ist wiederum nichts gegenüber der Masse von Jupiter (bzw. von Neptun).

Schauen wir uns im Gegensatz dazu den Zwergplaneten "Ceres" an, der im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter um die Sonne kreist. Die ersten 50 Jahre nach seiner Entdeckung galt Ceres als Planet - doch dann entdeckte man immer mehr dieser winzigen "Planeten". Zunächst dachte man noch, dass es sich dabei um die Trümmer eines explodierten Planeten handeln würde, heute wissen wir, dass dies nicht möglich ist. Als man erkannte, das Ceres "nur" das grösste "Trümmerstück" eines ganzen Trümmergürtels ist, der die Sonne (ähnlich wie ein Planetenring, nur viel weniger dicht) zwischen Mars und Jupiter umkreist, wurde ihm der Planetentstatus wieder abgesprochen. Auch nach der neuen Definition macht das Sinn: Ceres hat nur etwa 30% der ganzen Masse des Asteroidengürtels: seine Masse verhält sich, um das Beispiel oben nochmals aufzugreifen, nicht wie zwischen einer Fliege und einem Lastwagen, sondern wie zwischen einem grossen Lastwagen und vielen kleinen Lastwagen und Autos. Man kann nicht behaupten, dass er in seiner Nachbarschaft das grösste Objekt sei, bzw., dass er mit Abstand das grösste und massivste Objekt auf seiner Bahn sei.

Wie sieht es denn mit Pluto aus? Zum Zeitpunkt seiner Entdeckung war er das einzige Objekt, das man aus dieser Entfernung kannte. Später wurde der Asteroid 2060 Chiron entdeckt, der zwischen Saturn und Neptun seine Bahn zieht. Die Wissenschaftler vermuteten lange, dass es ausserhalb der Neptunbahn eine Menge kleiner Objekte geben mussten, und nannten diesen Bereich den "Edgeworth-Kuipergürtel", nach den ersten beiden Wissenschaftlern, die seine Existenz vorausgesagt hatten. 1992 war es dann soweit: Man entdeckte "1992 QB1", das dritte Objekt des Kuipergürtels - nach Pluto und Chiron (Chiron bildet heute den Prototyp für eine Gruppe von Kuipergürtelobjekten, die ins Sonnensystem hinein abgelenkt wurden, den sogenannten "Centauren"). Die Zahl der Kuipergürtel-Objekte wuchs schnell an: heute kennen wir bereits mehrere tausend dieser Objekte. Und je länger je mehr wurde klar, dass Pluto dort draussen nicht allein ist: Er teilt sich seine Bahn mit vielen anderen Objekten: er ist lediglich das nach heutigem Wissen zweitgrösste Trümmerstück (das grösste trägt den Namen 2003UB313 "Xena" und wurde 2005 als "zehnter Planet" angekündigt) in einem riesigen Trümmergürtel, der die Sonne jenseits der Neptunbahn umgibt. Im Prinzip hat sich einfach wiederholt, was wir schon von Ceres kannten: Ein als "Planet" bezeichnetes Objekt wird zurückgestuft, als erkannt wurde, dass es sich einfach um das grösste Trümmerstück eines Trümmergürtels handelt. Wie bei Ceres macht Plutos Masse nur einen Bruchteil der gesamten Masse des Kuipergürtels aus, hier ist der Unterschied sogar noch krasser als bei Ceres: Pluto macht nur etwa 1% der Masse des Kuipergürtels aus. Wieder kann man nicht behaupten, Pluto sei "mit Abstand" das grösste Objekt auf seiner Bahn.

Warum ausgerechnet diese Definition?

Warum haben sich die Astronomen nun ausgerechnet auf diese Definition geeinigt? Schauen wir uns die Himmelskörper im Sonnensystem an, dann gibt es zwei (bzw. drei, wenn man die Monde hinzuzählt) Gruppen von Objekten: Es gibt die riesigen Planeten, die so viel Masse haben, dass sie ihre Bahn von anderen Objekten wie kleineren Asteroiden praktisch leergeräumt haben (wie die Erde und die anderen acht Planeten). Und es gibt jede Menge "Trümmer", kleinere und grössere Objekte, die Teil eines Trümmergürtels (die Astronomen sprechen von einer "Population") sind. Es gibt keine Objekte, die eine Zwischenstellung einnehmen: entweder ist ein Objekt massereich und hat seine Bahn freigeräumt, oder es ist massearm und ist Teil einer Population. Warum das so ist, erklärt man sich mit der Entstehung des Sonnensystems: Als damals die Planeten langsam aus Trümmerstücken heran wuchsen, wurden einige Planeten dabei so gross, dass sie begannen, alle verbliebenen Trümmerstücke in ihrer Umgebung "aufzusaugen". Im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter konnten sich nie so grosse Objekte bilden, denn alle Objekte, die zu gross wurden, bekamen die Nähe zu Jupiter empfindlich zu spüren: sie wurden von ihm aus dem Sonnensystem in den interstellaren Raum geworfen. So bildete sich nie ein einziges, grosses Objekt, sondern das Gebiet blieb, was es schon war: ein Trümmergürtel. Ähnliches gilt für die Region jenseits des Neptuns: auch hier konnten sich keine grossen Objekte bilden, aber aus einem anderen Grund. Da hier die Sonne weit entfernt und ihre Gravitation damit schon recht schwach ist, lassen sich Trümmerstücke leichter ablenken. Wenn sich hier ein grösseres Objekt bildete, dann führte dies dazu, dass es die Objekte seiner Nachbarschaft eher auf steile, langezogene Bahnen schickte, statt mit ihnen zusammenzustossen: Damit stoppte das weitere Wachstum, und die Objekte blieben klein. Dies könnte etwa Pluto und 2003UB313 geschehen sein: möglicherweise stellt die Grösse dieser beiden Zwergplaneten das Maximum dar, das ein wachsender "Möchtegern-Planet" in diesem Bereich des Sonnensystems erreichen konnte. Das Ergebnis war das selbe: Die Trümmerstücke blieben übrig, ohne dass sich ein grosses, dominierendes Objekt bilden konnte.

Die neue Planetendefinition unterschiedet also Objekte, die massiv genug waren, um zu ausgewachsenen Planeten anzuwachsen, von solchen, die dies nicht waren oder nicht die Gelegenheit dazu bekamen, genügend zu wachsen. Sie ist sinnvoll und, wie ein Blick auf die Karte des Sonnensystems mit seinen zwei Trümmergürteln zeigt, logisch.

Auch die neue Klasse der "Zwergplaneten" ist eine gute Sache: Objekte, die kugelförmig sind, haben nämlich den anderen Objekten etwas voraus: sie sind "differenziert", das heisst, ihre schweren, dichten Elemente haben sich von den leichteren getrennt und bilden einen Kern, der von einem Mantel und einer Kruste aus leichteren Elementen umgeben ist. Solche Objekte könnte man als eigene, kleine "Welten" bezeichnen, mit Ansätzen zu einer eigenen Geologie, eigenem Vulkanismus (zumindest in den ersten Jahrmillionen des Sonnensystems), etc.

Planeten.ch hat die beiden Definitionen deshalb übernommen, wie man anhand der Liste der Planeten und der Liste der Zwergplaneten sehen kann.