Die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems ist der Name für Vorstellungen darüber, wie das Sonnensystem begann und wie es sich weiter verändern wird. Die akzeptierte Idee ist, dass es vor 4,6 Milliarden Jahren eine sehr große Gaswolke in unserem Raumgebiet gab, die als Nebel bekannt ist. Alle Dinge mit Masse kommen zusammen oder ziehen sich gegenseitig an. Dadurch wurde das gesamte Gas zum Zentrum hin gezogen. Schließlich erhöhte der Druck im Zentrum die Temperatur, so dass die Wasserstoffatome zu Helium verschmolzen. Der Prozess, durch den Sonnensysteme entstehen, wird als Nebeltheorie bezeichnet.

Der Spin der Planeten um die Sonne, und zwar jeder um seine eigene Achse, wurde zunächst dadurch verursacht, dass die ursprüngliche Gaswolke an verschiedenen Orten eine unterschiedliche Dichte hatte. Der Spin nahm aufgrund der Kontraktion unter der Schwerkraft zu (Energieerhaltung). Auch die Flachheit der Form des Sonnensystems nahm zu (Energieerhaltung). Wenn der Kollaps weitergeht, bedeutet die Drehimpulserhaltung, dass die Rotation beschleunigt wird. Dadurch wird weitgehend verhindert, dass sich das Gas direkt auf den zentralen Kern akkretiert (bewegt). Das Gas wird gezwungen, sich in der Nähe seiner Äquatorialebene nach außen auszubreiten und eine Scheibe zu bilden, die wiederum auf den Kern akkretiert.

Durch die Schwerkraft kamen sich die Atome in der Sonne sehr nahe. All diese Energie machte schließlich unseren Stern: die Sonne. Das übrig gebliebene Gas ging größtenteils an die Gasriesen - auch bekannt als Jupiterplaneten. Aus dem Gestein und dem Staub entstanden die terrestrischen Planeten, ihre Monde, Asteroiden und alle anderen Objekte im Sonnensystem.

Aufgrund der riesigen Masse der Sonne (99,86% der Gesamtmasse des Sonnensystems) hatte sie eine sehr starke Schwerkraft. Die Zentrifugalkraft der Planeten, die die Sonne umkreisen, gleicht die Anziehungskraft der Sonne aus. Die riesige Dichte in ihrem Kern verursacht eine Fusionsreaktion, die Wasserstoff mit der Strahlung von Wärme, Licht und anderen Formen elektromagnetischer Strahlung in Helium verwandelt.

Die nächste Frage lautet: Wenn die Sonne Wasserstoff in Helium verwandelt, woher kommen dann all die anderen Elemente? Es gibt nur eine mögliche Antwort: Diese höheren Elemente stammen aus früheren Generationen von Sternen. Riesige Supernovae, die vor Milliarden von Jahren in der Nachbarschaft des jungen Sonnensystems explodierten, produzierten die höheren Elemente. Riesige Sterne durchlaufen ihren Lebenszyklus viel schneller als kleinere Sterne. Das liegt an den noch höheren Drücken und Temperaturen in ihrem Inneren im Vergleich zu einem durchschnittlichen Hauptreihenstern wie der Sonne.

Eine künstlerische Idee des Nebels, mit dem das Sonnensystem begann

Geschichte der Idee

Die Nebelhypothese, wie sie genannt wurde, wurde erstmals im 18. Jahrhundert ausgearbeitet. Drei Männer arbeiteten daran:

Emanuel Swedenborg (1688-1772)
Immanuel Kant (1724-1804)
Pierre-Simon Laplace (1749-1827)

Swedenborg hatte die Idee zuerst, und Kant arbeitete sie zu einer richtigen Theorie aus. Im Jahr 1755 veröffentlichte Kant seine Universelle Naturgeschichte und Himmelslehre (natürlich auf Deutsch). Er argumentierte, dass gasförmige Wolken, Nebel, langsam rotieren, allmählich kollabieren und sich aufgrund der Schwerkraft abflachen. Sie bilden schließlich Sterne und Planeten.

In der Zwischenzeit wurde ein ähnliches Modell unabhängig entwickelt und 1796 von Laplace. in seiner Exposition du systeme du monde vorgeschlagen. Er ging davon aus, dass die Sonne ursprünglich eine ausgedehnte heiße Atmosphäre im gesamten Volumen des Sonnensystems hatte. Seine Theorie hatte einen sich zusammenziehenden und abkühlenden protosolaren Nebel. Als dieser sich abkühlte und zusammenzog, flachte er ab und drehte sich schneller, wobei eine Reihe gasförmiger Materialringe abgeschleudert (oder abgeworfen) wurden; und laut ihm kondensierten die Planeten aus diesem Material. Sein Modell ähnelte dem von Kant, nur detaillierter und in kleinerem Maßstab. Leider gab es ein Problem mit der Laplace-Version. Das Hauptproblem war die Drehimpulsverteilung zwischen der Sonne und den Planeten. Die Planeten haben 99% des Drehimpulses, und diese Tatsache konnte nicht durch das Nebelmodell erklärt werden. Es dauerte ziemlich lange, bis dies verstanden wurde.

Die Geburt der modernen, weithin akzeptierten Theorie der Planetenbildung - das Sonnen-Nebelscheiben-Modell (SNDM) - ist dem sowjetischen Astronomen Victor Safronov zu verdanken. Sein Buch Evolution of the protoplanetary cloud and formation of the Earth and the planets, 1972 ins Englische übersetzt, hatte eine große Wirkung. In diesem Buch wurden fast alle wichtigen Probleme des planetarischen Entstehungsprozesses formuliert und einige davon gelöst. Safronovs Ideen wurden weiter entwickelt. Es gibt noch eine ganze Reihe von Aspekten des Sonnensystems, die erklärt werden müssen.

Obwohl sie ursprünglich nur für unser eigenes Sonnensystem galt, gilt die SNDM heute als die übliche Art der Sternentstehung im gesamten Universum. Bis August 2017 wurden in unserer Galaxie über 3000 extrasolarePlaneten entdeckt.

Fragen und Antworten

F: Was ist die Nebeltheorie?

A: Die Nebeltheorie ist ein Prozess, durch den Sonnensysteme entstehen. Sie erklärt, wie eine große Gaswolke in einem Bereich des Weltraums durch die Schwerkraft zusammengezogen werden kann und schließlich einen Stern wie die Sonne und Planeten bildet.

F: Woher bezieht die Sonne ihre Energie?

A: Die Sonne bezieht ihre Energie aus der Umwandlung von Wasserstoff in Helium durch eine Fusionsreaktion in ihrem Kern, wobei Wärme, Licht und andere Formen elektromagnetischer Strahlung freigesetzt werden.

F: Wie kommt es, dass sich die Planeten um ihre eigene Achse drehen?

A: Die ursprüngliche Gaswolke hatte an verschiedenen Stellen unterschiedliche Dichten, wodurch sie sich um die Sonne und die eigene Achse jedes Planeten drehte. Diese Drehung wurde durch die Kontraktion unter der Schwerkraft (Erhaltung der Energie) und die Erhaltung des Drehimpulses verstärkt.

F: Woher kommen all die Elemente, aus denen sich die irdischen Planeten, Monde, Asteroiden usw. zusammensetzen?

A: Alle Elemente außer Wasserstoff und Helium stammen von früheren Generationen von Sternen, die vor Milliarden von Jahren in der Nähe unseres jungen Sonnensystems explodiert sind - diese riesigen Supernovas haben höhere Elemente erzeugt.

F: Warum durchlaufen riesige Sterne ihren Lebenszyklus viel schneller als kleinere Sterne?

A: Riesige Sterne haben im Vergleich zu einem durchschnittlichen Hauptreihenstern wie der Sonne einen noch höheren Druck und höhere Temperaturen in ihrem Inneren - dies führt dazu, dass sie ihren Lebenszyklus viel schneller durchlaufen als kleinere Sterne.

F: Was war die Ursache für die Entstehung unseres Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren?

A: Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren gab es in der Nähe unseres Raumes eine große Gaswolke - alles, was Masse hat, zieht sich gegenseitig an, so dass das gesamte Gas in Richtung des Zentrums gezogen wurde, bis es einen so hohen Druck erreichte, dass Wasserstoffatome zu Helium verschmolzen und unser Stern, den wir als Sonne kennen, entstand.