Eine Illustration der Planeten des Sonnensystems, wie sie die Sonne umkreisen.(Bildnachweis: NASA/JPL)
Von klein auf wird uns beigebracht, dass die Planeten unseres Sonnensystems ihre Position verändern, während sie um einen zentralen Stern, die Sonne, kreisen. Aber bewegt sich die Sonne selbst innerhalb des Sonnensystems?
Nun, im Allgemeinen ist die Sonne im Universum alles andere als statisch. Wir wissen zum Beispiel, dass unser Stern das Herz der Milchstraße mit schwindelerregenden Geschwindigkeiten von bis zu 720.000 Kilometern pro Stunde (450.000 Meilen pro Stunde) umkreist und dabei das gesamte Sonnensystem mit sich reißt.
Im Laufe des Tages scheint sich die Sonne auch von unserem Standpunkt aus zu bewegen. Sie kreuzt den Himmel über der Erde und beschert uns wunderschöne Sonnenauf- und -untergänge. Diese Bewegung ist jedoch auf die Drehung der Erde zurückzuführen, nicht auf die tatsächliche Bewegung der Sonne.
Darüber hinaus ändert sich die Position der Sonne im Laufe eines Erdenjahres, also in den bekannten 365,3 Tagen, auch aus unserer Perspektive am Himmel. Nach Angaben des Royal Museums Greenwich ist dies jedoch nicht das Ergebnis einer tatsächlichen Bewegung der Sonne, sondern vielmehr das Ergebnis der Erdneigung oder der Tatsache, dass unser Planet eine abgeflachte oder „elliptische Umlaufbahn“ hat und daher während eines Jahres manchmal näher an der Sonne ist als zu anderen Zeiten.
Die Zeit, die ein Planet für einen vollen Umlauf um die Sonne benötigt, bestimmt die Länge seines Jahres, wobei das Jahr des sonnennächsten Planeten, Merkur, das kürzeste ist. Das Jahr von Merkur entspricht 88 Erdtagen. Die längste Planetenumlaufbahn in unserer kosmischen Nachbarschaft hat Neptun mit einem Jahr, das 60 182 Erdtage (164,8 Erdjahre) dauert.
Aber zurück zu unserer Hauptfrage: Die kurze Antwort lautet, dass die Sonne tatsächlich ihre Position innerhalb des Sonnensystems verändert, wenn auch nur um einen winzigen Betrag. Diese begrenzte oszillierende Bewegung oder „Wobble“ resultiert aus den Gravitationseinflüssen der Planeten, die die Sonne umkreisen.
Patrick Antolin ist ein Sonnenwissenschaftler an der Northumbria University, der sich auf Phänomene spezialisiert hat, die wir in der Sonnenatmosphäre und insbesondere in der Sonnenkorona, der ausgedehntesten Schicht der Sonnenatmosphäre, beobachten können.
„Bewegung ist immer relativ zum Bezugssystem. Das Sonnensystem kreist um das Zentrum der Milchstraße – unserer Galaxie -, aber selbst innerhalb des Sonnensystems ist die Sonne aufgrund der Gravitationswechselwirkung mit den anderen Körpern im System nicht ganz statisch“, so Antolin gegenüber kosmischeweiten.de.
Der Sonnenforscher sagte, dass die Gravitationswechselwirkung zwischen zwei Körpern in beide Richtungen geht. Während der eine Körper auf den anderen zieht, wird der eine Körper auch auf sich selbst gezogen, selbst wenn der Größenunterschied zwischen den beiden Körpern immens ist, wie es bei der Sonne und den Planeten des Sonnensystems der Fall ist.
„Aufgrund des großen Massenunterschieds zwischen der Sonne und allen anderen Körpern im Sonnensystem ist die Sonne der Hauptanziehungspunkt der Gravitation und wird von der Gravitation der anderen Planeten nicht sehr stark beeinflusst“, fuhr er fort.
Aus der Vogelperspektive betrachtet, umkreisen ein großer Planet und ein Stern ihr gemeinsames Massenzentrum, das Baryzentrum. (Bildnachweis: NASA)
Das Ergebnis ist, dass die Planeten des Sonnensystems technisch gesehen nicht um ihren Stern kreisen. Stattdessen umkreisen die Sonne und jeder Planet einen Punkt gegenseitiger Schwerkraft, der als „Baryzentrum“ bezeichnet wird und dessen Lage durch die Massen der betreffenden Körper bestimmt wird.
Da die Sonne viel massereicher ist als die Planeten, befinden sich diese Baryzentren tief im Inneren der Sonne; wenn die Masse eines Planeten klein ist, fällt das Baryzentrum, das er umkreist, näher an das Herz der Sonne. Und je näher diese Baryzentren am Zentrum der Sonne liegen, desto weniger wackelt die Sonne aufgrund der Umkreisung der Sonne.
„In guter Näherung kann man die geringe Anziehungskraft eines anderen Planeten vernachlässigen“, so Antolin. „Unsere Instrumente und unsere Theorie sind jedoch so präzise und fortschrittlich, dass wir die kleinen Abweichungen von diesen zusätzlichen Gravitationskräften, die die anderen Körper auf die Sonne ausüben, feststellen können, insbesondere die vom Jupiter, der massereicher ist als alle anderen Planeten des Sonnensystems zusammen.“
Die Sonne ist etwa 1.000 Mal massiver als der Jupiter, der der fünfte Planet im Sonnensystem ist, so dass die Auswirkungen des Gasriesen auf die Sonne laut Lick Observatory nicht mehr als ein „Wackeln“ von 40 Meilen pro Stunde auf der 12 Erdjahre langen Umlaufbahn des Planeten um seinen Stern sind.
Illustration, die die Planeten des Sonnensystems und die Sonne im gleichen Maßstab vergleicht. Die Planeten sind im Verhältnis zueinander maßstabsgetreu dargestellt, ihre Entfernungen jedoch nicht. Von links nach rechts sind die Körper: die Sonne, Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. (Bildnachweis: Mark Garlick/Science Photo Library/Getty Images)
Die von umlaufenden Planeten verursachten Wellenbewegungen der Sterne lassen sich durch die Verschiebung der Wellenlänge des von ihnen erzeugten Lichts nachweisen, ähnlich der Doppler-Verschiebung. Dies bedeutet, dass der Dopplereffekt genutzt werden kann, um Planeten zu entdecken, die Sterne außerhalb des Sonnensystems umkreisen, sogenannte extrasolare Planeten oder „Exoplaneten“. Wenn ein Stern wackelt, wird die Wellenlänge seines Lichts gestreckt und röter, wenn er sich von der Erde wegbewegt, was als „Rotverschiebung“ bezeichnet wird. Bewegt sich ein Stern auf die Erde zu, wird die Wellenlänge seines Lichts komprimiert, wodurch es relativ blauer wird, was als „Blauverschiebung“ bezeichnet wird.
Dieser Effekt kann nicht nur genutzt werden, um eine Sternverschiebung festzustellen und damit die Anwesenheit eines Exoplaneten zu erkennen, sondern auch, um einige der Eigenschaften von Körpern in entfernten Planetensystemen zu messen.
„Wenn man sowohl das Wobble als auch die Geschwindigkeiten der Körper nachweisen kann, kann man auf die Massen und Entfernungen zwischen ihnen schließen“, so Antolin. „Dies lässt sich auf jedes Sternsystem anwenden, in dem wir das Taumeln nachweisen und die Geschwindigkeiten der rotierenden Körper messen können.
„Natürlich wird es noch komplizierter, wenn mehr als zwei massereiche Körper beteiligt sind, aber numerische Modelle können oft helfen, die wahrscheinlichste Anzahl von Planeten zu ermitteln, die an dem Wobble beteiligt sind.“
