Unterschied zwischen Zwergplanet und Planet

Die Kategorisierung der Himmelskörper

Im Zuge der Entdeckung und Erforschung des Weltalls spielt die Kategorisierung der dort entdeckten Objekte eine wichtige Rolle. Auf der ganzen Welt gibt es Astronomen und Astrophysiker, die mit zahlreichen Teleskopen das All untersuchen und immer wieder auf die verschiedensten Himmelskörper stoßen.

Um einen internationalen Austausch über den neusten Forschungsstand zu ermöglichen, übernimmt die Internationale Astronomische Union (IAU) eine allgemeingültige Benennung von Kategorien. Auch die Titel Planet und Zwergplanet stammen aus dem Vokabular der IAU und bezeichnen klar definierte Kategorien von Himmelskörpern.

Neben größeren Klassen von Objekten, wie unter anderem Sternen und Nebeln, befinden sich die Kategorien der Planeten und Zwergplaneten auf der Ebene der Objekte innerhalb von Sonnensystemen. Satelliten, sprich noch kleinere Himmelskörper, die wiederum um Planeten kreisen, wie beispielsweise Monde, sind an dieser Stelle ausgenommen. So unterscheidet die IAU hier zwischen Planeten, Zwergplaneten und Kleinkörpern, drei klar getrennten Kategorien, von denen die ersten beiden im Folgenden genau definiert und erklärt werden sollen.

Gemeinsamkeiten von Planeten und Zwergplaneten

Der Großteil der Faktoren, die für die Definition von Planeten oder Zwergplaneten notwendig sind, stimmt bei beiden Kategorien überein.
Sowohl Planeten als auch Zwergplaneten zeichnet aus, dass sie sich auf einer Umlaufbahn um die Sonne befinden. Dies erklärt auch, warum Monde nicht in diese Kategorisierung hineinfallen: Sie kreisen nur zweitrangig um die Sonne, ziehen in erster Instanz aber ihre Bahnen um einen Planeten.

Zweitens zeichnet beide der genannten Kategorien von Objekten im Sonnensystem aus, dass sie aufgrund ihrer Eigengravitation eine runde Form entwickelt haben. Was bedeutet das genau?

Exkurs: Die Eigengravitation und die Entstehung einer runden Form

Um dies zu verstehen ist ein kleiner Exkurs hilfreich: Bei der Formung von Planeten spielen zwei Kräfte eine zentrale Rolle. Eine davon ist die Gravitation. Diese ist eine der vier Grundkräfte, die physikalisch in unserem Universum wirken. Sie wird auch als Schwerkraft bezeichnet.

Vorstellen kann man sich ihr Wirken im Raum-Zeit-Gewebe des Universums wie eine Kugel, die man in ein gespanntes Laken legt. Um die Kugel herum entsteht ein Trichter, ihre Eigengravitation. Legt man nun weitere leichtere Kugeln auf das Laken, so werden diese in Richtung der schweren Kugel rollen und sich um diese herum anlagern. Genau dieser Effekt spielt sich auch innerhalb eines Sonnensystems ab, wobei die Sonne, als massereiches Zentralgestirn, kleinere Objekte in ihren Umlauf zieht.

Anders als im Beispiel mit dem Laken fallen aber im Sonnensystem die Planeten nicht auf direktem Weg zum schwersten Punkt im System. Schuld daran ist die Zentrifugalkraft, jene Kraft, die bei einer Kreisbewegung vom Zentrum weg zieht. Diese Kraft lässt sich ganz gut in einem Karussell erkennen. Wenn man in einem Kettenkarussell sitzt, welches sich dreht – wird man nach außen gedrängt. Das gleiche Phänomen ist im Universum beobachtbar.

Die Bahnen der Planeten um die Sonne entstehen folglich aus einem Zug der Gravitation nach innen und einem Zug der Zentrifugalkraft nach außen. Zuerst kreist aber noch kein Planet, sondern eine lose Menge kleinster Objekte um den zentralen Stern, welche man als protoplanetare Scheibe bezeichnet („proto“ bedeutet so viel wie „ursprünglich, vorab“). Die Scheibe an Staub und Kleinteilen also, aus der später einmal Planeten entstehen werden. Dieser Schritt erfolgt nun aufgrund jenes Effekts, der in der Definition der Planeten und Zwergplaneten eine Rolle spielt.

Auch innerhalb dieser Staub- und Kleinteilansammlung bewirkt die Gravitation mit der Zeit, dass die schwereren Teilchen kleinere und leichtere um sich anziehen. Je mehr Zeit vergeht, desto mehr lagern sich Staub und kleinste Teile zu größer werdenden Ballen an. Diese erhalten eine kugelige Form, da auch innerhalb der entstehenden Planeten ein Gleichgewicht aus nach außen gerichteten Kräften, wie der Zentrifugalkraft, und der nach innen gerichteten Gravitation wirkt.

Dass für die Bezeichnung als Planet oder Zwergplanet also die aufgrund von Eigengravitation entstandene runde Form eine hinreichende Bedingung darstellt, spielt darauf an, dass nur solche Objekte als Planet oder Zwergplanet betitelt werden, welche sich innerhalb der Planetenentstehung mit ihrer Masse durchgesetzt und eine runde Form gebildet haben.

Nachdem diese beiden ersten definitorischen Merkmale für Zwergplanet und Planet identisch waren, unterscheiden sich beide hingegen in Bezug auf das Vorhandensein eines dritten Merkmals.

Der Unterschied zwischen Zwergplanet und Planet

Während für die Definition als Planet notwendig ist, dass das entsprechende astronomische Objekt seine Bahn bereinigt haben muss, ist diese Bedingung bei einem Zwergplaneten nicht gegeben.

Diese „Bereinigung“ spielt schon bei der Entstehung der größeren Kugeln innerhalb der protoplanetaren Scheibe eine Rolle. Immer mehr kleine Objekte sammeln sich zu größeren und im selben Zuge wird die Bahn, auf der die sich bildenden größeren Objekte kreisen immer „sauberer“. Sprich, mit der Zeit kreisen immer weniger Einzelobjekte auf derselben Bahn, da diese sich nach und nach alle an das größte Objekt, den Planeten, angliedern.

Planeten sind in dieser Entwicklung schon einen Schritt weiter als Zwergplaneten, sie haben bereits alle anderen astronomischen Objekte auf ihrer Umlaufbahn angezogen und in sich aufgenommen. Zwergplaneten hingegen befinden sich noch mit anderen astronomischen Objekten auf derselben Umlaufbahn, sprich, ihre Bahn ist noch nicht vollends bereinigt.

Der Ursprung der Unterscheidung von Planeten und Zwergplaneten

Lange Zeit wurde davon ausgegangen, dass es in diesem Planetensystem neun Planeten gibt, den Merkur, die Venus, die Erde, den Mars, den Jupiter, den Saturn, die Uranus, den Neptun und den kleinen Pluto. Am 29ten Juli des Jahres 2005 wurde allerdings außerhalb der Plutobahn noch ein Objekt namens Eris festgestellt. So stand zur Frage, ob sich das Sonnensystem nun um diesen Planeten erweitern sollte, oder, ob es einer neuen Definition des Planetenbegriffs bedürfte, um eine Grenze zwischen Planeten und ebenfalls im Sonnensystem kreisenden kleineren Objekten ziehen zu können.

Nun wurden die oben aufgeführten drei Bedingungen für die Definition eines Planeten erarbeitet, die dazu führten, dass dem Pluto am 24ten August 2006 der Status als Planet aberkannt wurde. Stattdessen wurde er, sowie andere kleinere, planetenähnliche astronomische Objekte nun in der Kategorie der Zwergplaneten zusammengefasst.

Innerhalb des Sonnensystems blieb es nicht nur bei der Entdeckung des Zwergplaneten Eris außerhalb der Bahn Plutos, mit den Jahren wurden auch noch andere Zwergplaneten auf noch weiter entfernten Umlaufbahnen entdeckt. Jene Zwergplaneten, die um das Zentralgestirn Sonne kreisen, werden aufgrund dieser Geschichte auch als Plutoiden oder transneptunische Zwergplaneten, sprich Zwergplaneten außerhalb der Neptunbahn, bezeichnet.

Überblick über bisher entdeckte Zwergplaneten

Bis 2016 hat die IAU insgesamt fünf weitere astronomische Objekte neben dem Pluto als Zwergplaneten eingestuft, allein auf Basis der Kriterien fallen aber auch noch eine Vielzahl weiterer Himmelskörper unter diese Definition. Im Sonnensystem werden die Zwergplaneten zusätzlich danach unterschieden in welchem Bereich sie die Sonne umkreisen.

So gibt es einen Zwergplaneten, der im Asteroidengürtel kreist und folglich die sonnennächste Umlaufbahn besitzt. Der Asteroidengürtel ist eine Ansammlung von Asteroiden, die sich zwischen den Umlaufbahnen der Planeten Mars und Jupiter befindet. Dementsprechend wird deutlich, dass die Umlaufbahn des hier befindlichen Zwergplaneten Ceres keineswegs als bereinigt zu bezeichnen ist.

Neben Ceres gibt es noch die transneptunischen Zwergplaneten, zu denen auch der Pluto zählt. Sie kreisen, wie der Name schon sagt, außerhalb der Bahn Neptuns am Rande des Sonnensystems. Benannt wurden hier bis 2016 die Zwergplaneten Eris, Makemake und Haumea. Bei Eris handelt es sich um einen dem Pluto in Masse und Größe sehr ähnlichen Himmelskörper, der von einem Mond umkreist wird. Auch der im Kuipergürtel, eine ringförmige Ansammlung von astronomischen Objekten außerhalb der Neptunbahn, liegende Zwergplanet Makemake wird von einem Mond umkreist.

Der ebenfalls im Kuipergürtel befindliche Zwergplanet Haumea hat im Gegensatz zu den anderen Zwergplaneten eine stark elliptische Form. Viele hundert weitere Objekte warten auf eine konkrete Klassifikation als Zwergplanet, welche nicht durch Wissenschaftler getroffen werden kann, sondern alleinig der IAU vorbehalten ist.

Kritik an der Unterscheidung zwischen Zwergplanten und Planeten

Seitdem zwischen Zwergplaneten und Planeten unterschieden wird, gibt es immer wieder Gegenstimmen zu diesem System der Klassifizierung. Hierbei stehen vor allem drei Punkte im Fokus der Kritiker. Zum einen wird das Unterscheidungskriterium der bereinigten Bahn als zu ungenau angefochten. Denn Kritiker merken an, dass auch die Erde und andere als Planeten klassifizierte astronomische Objekte in ihren Umlaufbahnen Objekte haben, welche sie noch nicht an sich angegliedert haben. Diese Objekte in Planetenbahnen werden als koorbitale Objekte oder auch Trojaner bezeichnet.

Der Orbit ist die Bahn, in der ein Planet die Sonne umkreist. Koorbital bedeutet dementsprechend, dass mehrere Objekte sich ein und denselben Orbit teilen. Einer strengen Auslegung nach würde folglich kaum ein Planet seiner Klassifizierung gerecht werden, denn eine komplett bereinigte Bahn ist gleichsam unrealistisch. So lautet das Argument der IAU für die Kategorisierung, dass bei Planeten im Gegensatz zu Zwergplaneten das Massenverhältnis des Hauptkörpers im Vergleich zu den koorbitalen Objekten sehr deutlich zugunsten des Planeten ausfällt. In ihren Bahnen befinden sich viel geringere Mengen anderer astronomischer Objekte, als es bei Zwergplaneten der Fall ist.

Eine genaue Grenze bezüglich dieser Mengenverhältnisse gibt es aber nicht, weshalb ein exakter Übergang Planeten und Zwergplaneten nicht zu definieren ist. Dasselbe gilt übrigens auch für das Kriterium der „runden Form“, welches auf Zwergplaneten und Planeten gleichermaßen zutreffen soll.

Beispielsweise der letztgenannte Zwergplanet Haumea hat aufgrund seiner hochfrequenten Rotation eine stark ellipsoide Form und ist nicht klar als rund zu erkennen. Auch hier gibt es folglich keine genaue Grenze im Sinne eines festgelegten Verhältnisses von Polabstand zu Äquatordurchmesser, welche erreicht sein muss, um ein astronomisches Objekt als Planet oder Zwergplanet auszuweisen. Die Begrifflichkeit „annährend rund“ erscheint ebenso wie die Bedingung der „bereinigten Bahn“ als ungenau und dementsprechend angreifbar.

Weiterhin wird kritisiert, dass die IAU sich bei der Definition von Planeten und Zwergplaneten ausschließlich auf das Sonnensystem, in dem sich die Erde befindet, bezieht. Es stellt sich die Frage, warum nicht auch Systeme um andere Zentralgestirne mit dieser Kategorisierung erfasst werden können, was zugleich auch die Anzahl der Objekte, die als Zwergplaneten zu definieren wären, enorm in die Höhe treiben würde.

Hierbei ist festzustellen, dass der Begriff des Exoplaneten bereits besteht, jedoch scheinen unter diesem Begriff nicht mehr zwischen Planeten und Zwergplaneten unterschieden zu werden, was einen klaren Durchblick bei der wissenschaftlichen Klassifizierung erschwert. Auch hier wünschen sich Kritiker ein allgemeingültiges Konzept mit klaren und logischen Grenzen.

Drittens wird über die Aufnahme eines weiteren, völlig anders ansetzenden Punkt innerhalb der Kategorisierung von Planeten diskutiert. So wurde im November 2021 die Idee eingebracht, geophysikalische Merkmale in die Planetendefinition einzubringen. Die Geophysik ist ein Fachgebiet, welches sich mit physikalischen Vorgängen im Erdinneren befasst.

Hier findet sich der bedeutsame Unterschied zwischen Planeten und anderen Himmelskörpern, dass innerhalb eines Planeten ein hydrostatisches Gleichgewicht vorherrscht. Sprich, in der Erde ist der Druck innerhalb der ruhenden Flüssigkeiten in alle Richtungen gleich groß. Dem gegenüber stehen beispielsweise Systeme, in denen eine Kernfusion stattfindet. Dort wirken völlig andere Kräfte, die nicht als statisch zu beschreiben sind. Problematisch an diesem Merkmal zur Definition von Planeten ist, dass unter diesem Gesichtspunkt auch viele Monde sowie sämtliche Zwergplaneten in die Kategorie der Planeten fallen würden, was das Bild der Planetenkategorien deutlich verändern würde.

Deutlich wird, dass das Gebiet der Klassifizierung von astrologischen Objekten im Bereich der Planeten und planetenähnlichen Körper einer ständigen wissenschaftlichen Diskussion unterworfen ist. Neue Forschungsergebnisse und veränderte Perspektiven bringen stets andere Gesichtspunkte in den Fokus und sorgen für eine progressive Entwicklung in der Astronomie.

Zusammenfassung

Zusammenfassen lässt sich die Unterscheidung von Zwergplanet und Planet in folgenden Stichpunkten:

• Zwergplaneten und Planeten sind beides durch die Internationale Astronomische Union unterteilte Kategorien astronomischer Objekte innerhalb des Sonnensystems.
• Beiden ist eigen, dass sie um das Zentralgestirn Sonne kreisen und durch ihre Eigengravitation eine annährend runde Form erlangt haben.
• Während der Planet seine Umlaufbahn hingegen bereinigt hat, ist der Orbit eines Zwergplaneten noch nicht vollends bereinigt.
• Die Kategorisierung wurde notwendig, als außerhalb der Plutobahn der diesem ähnliche Himmelskörper Eris entdeckt wurde und einer Einordnung bedurfte.
• Zwergplaneten im Sonnensystemtreten in zwei gebieten auf: Am nächsten an der Sonne liegt der im Asteroidengürtel kreisende Ceres. Die Zwergplaneten Pluto, Eris, Makemake und Haumea werden auch als transneptunische Zwergplaneten oder Plutoiden bezeichnet und kreisen außerhalb der Neptunbahn.
• Im Zuge des Forschungsfortschritts wird diese Klassifizierung jedoch immer wieder diskutiert und kritisiert.

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