Unterschied zwischen Sonnensystem und Galaxie

Die Begriffe Galaxie und Sonnensystem werden häufig in einem Satz verwendet. Für viele, die sich mit dem Thema des Universums aber noch nicht umfangreich auseinandergesetzt haben, stellt sich die Frage, was der konkrete Unterschied zwischen einem Sonnensystem und einer Galaxie ist. Unsere eigene Galaxie bzw. unser eigenes Sonnensystem ist das beste Veranschaulichungsobjekt, um sich den wesentlichen Unterschieden der beiden Begriffen zu nähern.

Grundsätzlich ist eine Galaxie eine Ansammlung von mehreren Milliarden Sternen mit ihren Planeten. Unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße, beherbergt zwischen 100 und 400 Mrd. Sterne (schätzungsweise). Unsere Sonne, ein scheinbar unscheinbarer Stern unter vielen, ist nur einer von ihnen, in einem kleinen Seitenarm der Spiralformation unserer Galaxie.

Die Größenordnungen im Universum

Die Erkenntnisse um die Größe des Universums haben sich in den letzten Jahrhunderten mehrfach revolutioniert. Glaubte man anfangs, unser Planet sei der einzige, musste man diese Erkenntnis schon bald über Bord werfen. Bereits in der Antike fanden Vorgänger unserer heutigen Wissenschaftler heraus, dass unser Planet nur einer von vielen in einem eigenen Sonnensystem ist. Es folgte die Erkenntnis, dass unser Sonnensystem ebenfalls nur eines unter vielen ist und zusammen mit rund 200 Milliarden anderen Sternen unsere Heimatgalaxie, die Milchstraße bildet.

Schließlich war es das Hubble Weltraumteleskop, das neue Erkenntnisse brachte und unser Bild vom sichtbaren Universum erneut revolutionierte. Bereits als gesichert geltendes Wissen wurde abermals über Bord geworfen: Das Hubble Weltraumteleskop ist in der Lage, ungestört von atmosphärischen Lichtstreuungen einen Blick in das Universum zu werfen. Schnell wurde klar, dass unsere Galaxie nur eine von ebenfalls Abermillionen ist. Unsere nächste Nachbargalaxie ist die Andromeda-Galaxie, die dank der neuen optischen Möglichkeiten eingehend vermessen und untersucht werden konnte.

Sterne und planetare Systeme im sicht- und messbaren Universum

Angesichts der schier unglaublichen Anzahl von Sternen und Galaxien bedurfte es einer neuen Maßeinheit, um die Entfernungen im Universum fassbar und messbar zu machen. Man entschied sich für die Maßeinheit Lichtjahr. Dabei entspricht ein Lichtjahr der Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Schnell kommen wir bei derartigen Größenordnungen im wahrsten Sinne des Wortes in die Nähe astronomischer Zahlen, die wir hier gar nicht weiter ausführen und errechnen möchten. Dennoch bleibt eine wesentliche Frage, die sich die Menschheit stellt, letztlich diejenige, wie viele Sterne bzw. Sonnensysteme es in den unterschiedlichen Galaxien unseres Universums gibt.

Gerne wird der folgende Vergleich herangezogen, um die Größe des Universums und die Anzahl der im sichtbaren Universum erkennbaren planetaren Systeme zu veranschaulichen: Im bislang bekannten Universum gibt es so viele Sterne bzw. Planetensysteme wie Sandkörner an allen Stränden und in allen Wüsten unseres Planeten oder anders gesprochen: Es gibt so viele Sterne wie Wassertropfen in allen Ozeanen, Bächen und Seen unseres Planeten.

Insgesamt beläuft sich die geschätzte Anzahl von Galaxien auf 200 Milliarden, obgleich eine parallele Lehrmeinung lediglich von 50 Milliarden Galaxien ausgeht.

Unser Sonnensystem – Nur eines unter vielen planetaren Systemen in unserer Milchstraße

Unser Sonnensystem mit der Sonne ganz links und den Planeten, welche um die Sonne (Stern) kreisen.

Etwa 90 Prozent dieser Kleinstkörper befinden sich in der Orthschen Wolke, am äußeren Rand unseres Sonnensystems. Für Streit unter den Astronomen hat der lange Zeit kleinste Planet am Rand unseres Sonnensystems gesorgt. Die Rede ist von Pluto. Pluto zählt heute nicht mehr als regulärer Planet in unserem Sonnensystem und wurde vor einigen Jahren zum Zwergplaneten herabdegradiert.

Bis heute sprechen sich viele Astronomen aber dafür aus, dass es sich bei Pluto dennoch um einen regulären Planeten unseres Sonnensystems handelt. Der Streit über den Status unseres kleinsten Nachbarn dürfte also noch nicht beigelegt sein und weiterhin ausgefochten werden.

Klassifikationen von Galaxien und planetaren Systemen

Das Universum besteht aus großen Galaxien, sogenannten Giant Galaxien und kleineren Galaxien, zu denen auch die Spiralgalaxien zählen. Die Zwerggalaxien, die kleinsten Galaxien in unserem Universum, werden aufgrund ihrer deutlich geringeren Masse und somit aufgrund ihrer deutlich geringeren Anzahl an planetaren Systemen und Sternen auch als irreguläre Galaxien bezeichnet. Auch die Milchstraße verfügt mit der kleinen und großen Magellanschen Wolke über zwei Satellitengalaxien, die zu den irregulären Galaxien zählen.

Zusammenhängende Definition von „Galaxie“

Eine Galaxie definiert sich als eine Ansammlung von Materie, die durch Gravitation zusammengehalten wird. Unter den Begriff der Materie fallen die Sterne mit ihren Planeten, also unser Sonnensystem, und die anderen planetaren Systeme sowie Staub und natürlich freies Gas. Astronomen können das Alter einer Galaxie durch ihre Form und Farbe näher bestimmen. Von Nöten sind dafür unter anderem Infrarot-Teleskope, die auch den nicht sichtbaren Lichtbereich erfassen.

Die sogenannten elliptischen Galaxien gehören zu den ältesten uns bekannten Galaxien. Elliptische Galaxien bestehen aus Sternen mit geringer Masse. Dass ihnen keine massereichen Sterne angehören, ist schlicht der Tatsache geschuldet, dass massereiche Sterne eine deutlich kürzere Lebenszeit haben und viel schneller explodieren.

Massearme Sterne verfügen über eine starke Rotfärbung, die letztlich auch für die rötliche Färbung der elliptischen Galaxien verantwortlich sind. Anders ist dies bei den Spiralgalaxien, zu denen auch unsere Milchstraße zählt: Spiralgalaxien verfügen über einen hohen blauen Lichtanteil, da die in ihr befindlichen Sterne zu den jüngeren zählen. In letzteren Galaxien entstehen bis heute neue Sterne. Diesen Prozess der Entstehung eines neuen Sterns bezeichnen wir als Supernova.

Die Milchstraße und Andromeda

Auch die Andromeda-Galaxie, unser nächster galaktischer Nachbar, zählt zu den Spiralgalaxien und ist somit eine noch verhältnismäßig junge Galaxie. Von den insgesamt geschätzten 200 Milliarden Galaxien machen die Spiralgalaxien nach heutigem Wissen den größten Anteil unter den Galaxien aus.

Der zweitgrößte Anteil fällt auf die elliptischen Galaxien, die zu den älteren Galaxien zählen. Doch wie alt ist im kosmischen Kontext „älter“? Es fällt schwer, diesbezüglich auf eine allgemein anerkannte Lehrmeinung zu stoßen. Fest steht: Der Urknall, also die Entstehung unseres Universums, lässt sich aufgrund der kosmischen Hintergrundstrahlung und die errechenbare Expansionsrate des Universums auf eine Zeit vor etwa 13,7 Milliarden Jahren datieren.

Zu dieser Zeit gab es noch keine Galaxien. Das Universum bestand in seiner Anfangszeit insbesondere aus Wasserstoff und Helium. Die schwereren Elemente und mit ihnen die Galaxien entwickelten sich erst etwas später, als das Universum bereits abkühlt war.

Astronomen gehen jedoch davon aus, dass sich die Galaxien verhältnismäßig schnell nach dem Urknall formierten. Es gibt Hinweise, die darauf hindeuten, dass sich die besonders alten Galaxien bereits rund 500 Millionen Jahre nach dem Urknall bildeten. Die sogenannte kosmische Sternenentstehungsrate bietet das wichtige Indiz, dass die meisten uns heute bekannten Sterne und Galaxien vor etwa 10 Milliarden Jahren entstanden sein müssen.

Astronomen nehmen heute an, dass unsere Milchstraße und die Andromeda-Galaxie etwa gleichen Alters sind und sich auch zu dieser Zeit vor etwa 10 Milliarden Jahren bildeten und formierten.

Die Milchstraße auf Kollisionskurs mit ihrem Nachbarn

Die elliptischen Formen vieler Galaxien deuten darauf hin, dass sich größere Galaxien durch die Verschmelzung von kleineren Galaxien entwickeln. Auch unserer Galaxie wird Ähnliches bevorstehen. Spiralgalaxien verschmelzen mit ihren Nachbarn und bilden in einem neuen Konglomerat elliptische Galaxien.

Berechnungen ergeben, dass sich unsere Milchstraße auf direktem Kollisionskurs mit der Andromeda-Galaxie befindet und die beiden Galaxien in einer fernen Zukunft von vielen Milliarden Jahren eine neue elliptische Galaxie bilden werden. Der nicht gebundene, freie Anteil von Gas schrumpft mit der Zeit und führt somit in der neu formierten Galaxie dazu, dass keine neuen Sterne entstehen können.

Wir wissen also schon heute: Das Universum von morgen wird ein vollends anderes sein als das, welches wir heute kennen und beobachten. Übrigens: Wir selbst werden von der Kollision unserer Galaxie mit unserem Nachbarn Andromeda wohl kaum etwas mitbekommen. Sollte die Menschheit dieses Ereignis miterleben, was generell als sehr unwahrscheinlich gilt, da unser Sonnensystem zu dieser Zeit schon Geschichte sein wird, wird die Verschmelzung der Galaxien wohl so vonstatten gehen, dass sich aufgrund der astronomischen Entfernungen (die Milchstraße hat einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren) Sterne und Planeten nur in Ausnahmefällen berühren und somit tatsächlich physisch kollidieren werden. Errechnet und antizipiert wird dies durch umfangreiche Computermodelle, denen die uns heute bekannten Daten zugrunde liegen.

Die nächste „Sonne“ ist Alpha Centauri

Doch begeben wir uns zurück in unsere Galaxie und schauen auf Ebene unserer planetaren Systeme in unsere unmittelbare Nachbarschaft: Unser nächstes, benachbartes Sonnensystem und somit der nächste Stern ist Alpha Centauri.

Bereits dieser Stern ist mit mehreren Lichtjahren bereits so weit entfernt, dass wir ihn mit der heute verfügbaren Technik wohl kaum erreichen werden können. Zum Vergleich: Selbst der Weg zu unserem eigenen Stern der Sonne wäre so enorm, dass wir bislang keine technischen Möglichkeiten haben, um diese Reise binnen eines Menschenlebens anzutreten. Dabei benötigt das Licht von der Sonne zu unserer Erde gerade einmal 8 Lichtminuten.

Das Besondere unseres Sonnensystems

Nicht nur unser blauer Planet ist aufgrund des biologischen Lebens besonders. Warum überhaupt entwickelte sich leben? Dies hängt auch mit unserem Sonnensystem zusammen, in dem sich die Erde befindet. Unsere Sonne gehört zu den kleineren Sternen und verfügt damit über eine lange Lebenszeit, die notwendig ist, damit auf ihren Trabanten – bislang nur bekannt auf der Erde – Leben entstehen kann.

Dazu müssen die Planeten im Sonnensystem in der sogenannten habitablen Zone liegen. Die Planeten dürfen also nicht zu nah an ihrem Stern liegen und zugleich nicht zu weit entfernt sein. Nur so ist sichergestellt, dass es flüssiges Wasser gibt, das nach unserem heutigen Kenntnisstand die Bedingung für die Entstehung biologischen Lebens ist.

Und damit noch nicht genug: Noch mehrere Konstanten und Eigenheiten müssen auf planetarer Ebene erfüllt sein. Unsere direkten Planeten-Nachbarn, die ebenfalls in der habitablen Zone liegen, zeigen nämlich, dass es eines Planeten bedarf, der über die richtigen atmosphärischen Eigenschaften verfügt. Der Mars ist zu klein, als dass er eine Atmosphäre über eine ausreichend lange Zeit halten kann. Die Venus hingegen, ebenfalls Teil der habitablen Zone unseres Sonnensystems, verfügt über eine toxische, lebensfeindliche Atmosphäre, die nach unserem heutigen Wissensstand kein Leben beherbergen kann.

Neueste Untersuchungen gehen sogar davon aus, dass es außerdem eines besonders großes Mondes bedarf, wie ihn unsere Erde besitzt. Nur so kann die Achse des Planeten stabilisiert werden und ein Klima mit Jahreszeiten kann entstehen. Letztere, stets wiederkehrende systematische Bedingungen spielen für die Entstehung von organischem Leben eine tragende Rolle.

Galaxien und planetare Systeme: komplexe Systeme

Astronomen sind sich einig, dass es sich bei unserem Sonnensystem und seiner Lage in unserer Galaxie der Milchstraße um einen großen Zufall handelt. Gleichwohl dürfte es angesichts der so unglaublich großen Anzahl an weiteren Galaxien und Sternen viele weitere derartiger Zufälle geben und gegeben haben, die ein mit unserem Sonnensystem vergleichbares planetares System entstehen ließen.

Dass es sich bei unserem Sonnensystem allerdings nicht um den klassischen Regelfall handelt, zeigt die vorliegende Tatsache, dass wir bislang kein exoplanetares System gefunden haben, das unserem Sonnensystem und damit auch unserem Planeten gleicht. Unser Sonnensystem bleibt aus wissenschaftlicher Sicht ein bis heute besonderes und einzigartiges planetares System in einem Seitenarm unserer Heimatgalaxie der Milchstraße.

Uns bleibt bislang nichts außer einer astronomischen Beobachtung unserer kosmischen Nachbarschaft, da es uns alle derzeit verfügbaren Techniken und die uns bestimmenden biologischen Grenzen bis heutge versagen, auch nur ansatzweise in die Richtung unserer benachbarten planetaren Systeme oder gar Galaxien vorzustoßen.

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