Solarer Urnebel

Der Sonnennebel ist in der Kosmogonie ein Nebel aus viel Gas und relativ wenig Staub, aus dem sich das Sonnensystem gebildet hat. Die Hypothese solch einer Urwolke wurde erstmals im Jahr 1755 von Immanuel Kant in seinem Werk Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels vorgestellt. Er hat angenommen, dass sich in diesem Nebel durch die Wechselwirkung seiner Teilchen mit der Zeit ein anfangs schon etwas vorherrschender Umlaufsinn durchgesetzt hat und die Urwolke daher immer ausgeprägter und abgeflachter rotierte. Durch die Gravitation kondensierten daraus letztlich etwa zeitgleich die Sonne und ihre Planeten.

Nebularhypothese

Im Jahr 1796 stellte Pierre-Simon Laplace unabhängig davon ein relativ ähnliches Modell vor. Es erschien im letzten Band seines fünfbändigen Werkes Exposition du systeme du monde (Darstellung des Weltsystems) und ist heute unter der Bezeichnung Nebularhypothese bekannt. Laplace ging von einer bereits vorhandenen Sonne aus, deren erhitzte Atmosphäre aus analogen Gründen linsenförmige Gestalt annahm. Im Zuge der Abkühlung und entsprechenden Verdichtung der Gashülle überwog in ihrem äußersten Bereich mit der Zeit die Zentrifugalkraft und es lösten sich nacheinander mehrere Gasringe ab, die sich des Weiteren zu den Planeten verdichtet haben.

Die Kosmogonie von Kant und die Nebularhypothese von Laplace werden oft vereinfacht zusammenfassend als Kant-Laplace-Theorie bezeichnet.

Verallgemeinerungen

In der modernen Theorie dient die Entstehung des Sonnensystems aus einem präsolaren Nebel und über eine protoplanetare Scheibe im Wesentlichen als Modellfall für den Entstehungsweg anderer Planetensysteme aus einem prästellaren Nebel und über eine sehr ähnliche Akkretionsscheibe.

Prästellare Nebel im Milchstraßensystem und in anderen Galaxien bestehen demnach aus Wasserstoff, Helium und Lithium. Die schwereren Elemente entstanden erst später. Da das Sonnensystem relativ reich an diesen schwereren Elementen ist, kann es in der Entwicklung des Universums nicht direkt aus dem Urknall hervorgegangen sein.

Der Sonnennebel in moderner Form

Der Sonnennebel hatte einen anfänglichen Durchmesser von 100 Astronomischen Einheiten (AE) und eine Masse von ungefähr 200 bis 300 Prozent der momentanen Sonnenmasse. Mit der Zeit verursachte die Gravitation, dass die Wolke kondensierte und, als Dichte und Druck größer wurden, aus der Hauptmasse ein Protostern entstand. Dieser frühe Stern wurde noch nicht durch Kernfusion, sondern durch Reibung erhitzt. Durch den Bahndrehimpuls der im Umkreis auf Umlaufbahnen verbliebenen Teilchen verdichtete sich der Nebel nicht komplett, sondern es entstand um die Protosonne eine protoplanetare Scheibe.

Innerhalb dieses Systems wurden schwerere Elemente vermehrt in Richtung des Zentrums gezogen, wo sie sich zu Planetesimalen und Protoplaneten verdichteten. Der äußere Bereich des Sonnennebels kühlte ab, so dass dort Eis und brennbare Gase verblieben. Auf diese Art und Weise ergab sich, dass die inneren Planeten aus Mineralien bestehen und die äußeren Planeten eher gasförmig oder vereist sind.

Zu einem bestimmten Zeitpunkt erreichte die Hitze in der Protosonne ein Niveau, bei dem die thermonukleare Fusion einsetzte. Hiermit war ein "echter" Stern geboren. Der Protostern bestand ungefähr 100 Millionen Jahre lang bis zu einem Zeitpunkt, zu dem sich auch die innersten Planeten gebildet hatten. Dies geschah vor 4,6 Milliarden Jahren. Die Monde bestanden zwar bereits, umkreisten jedoch noch nicht die Planeten. Dies stellte sich während der nächsten 800 Millionen Jahre ein.

Einwände gegen die Kant-Laplace-Theorie

Während des späten 19. Jahrhunderts wurden die Ansichten von Kant und Laplace von James Clerk Maxwell kritisiert. Er argumentierte, dass, wenn die Materie der bekannten Planeten einst in Form von Scheiben um die Sonne verteilt gewesen wäre, die Kräfte der differentiellen Rotation die Kondensation einzelner Planeten im äußeren Bereich verhindert hätte. Ein weiterer Einwand war, dass die Sonne weniger Drehimpuls besitzt als sie nach der Theorie haben müsste. Mehrere Jahrzehnte lang bevorzugten die meisten Astronomen die Theorie der Beinahe-Kollision: Die Planeten seien entstanden, indem ein anderer Stern sich der Sonne näherte. Dabei seien durch die gegenseitigen Gezeitenkräfte große Mengen Materie aus der Sonne und dem anderen Stern gerissen worden, die dann zu Planeten kondensiert seien.

Auch zur Theorie der Beinahe-Kollision gab es Einwände und während der 1940er Jahre wurde die Kant-Laplace-Theorie so abgeändert, dass sie allgemein angenommen wurde. In dieser geänderten Version wurde die Masse der ursprünglichen Protoplaneten größer eingeschätzt und der Mangel an Drehimpuls wurde mit der Wirkung magnetischer Kräfte erklärt.

Siehe auch

• Planetarischer Nebel