Warum sind Sonnensysteme heliozentrisch?

Im Allgemeinen drehen sich astronomische Körper um ihren gemeinsamen Massenmittelpunkt , nicht um den einen oder anderen Körper.

Wenn einer der Körper viel schwerer ist, liegt der Schwerpunkt viel näher an seinem Mittelpunkt, manchmal sogar innerhalb des größeren Körpers. Zum Beispiel drehen sich Erde und Sonne beide um einen Punkt, der viel näher am Sonnenmittelpunkt liegt als am Erdmittelpunkt, da die Sonne viel schwerer ist. Von außen betrachtet scheint es, als würde sich die Erde um die Sonne drehen, während die Sonne nur ein wenig synchron wackelt. Aber der Grund dafür sind ausschließlich die Massen der Körper, nicht ihr Stern-Sein oder Nicht-Stern-Sein.

Ihr theoretisches Beispiel eines superschweren Planeten und eines leichteren Sterns würde dazu führen, dass sich der Stern scheinbar um den Planeten dreht; Hier müssen Sie sich jedoch ansehen, warum ein Stern ein Stern ist:
Sterne werden durch die Schwerkraft erzeugt, die die Masse auf ein Niveau komprimiert, das die Fusion und damit einen Stern einleitet. In Ihrem Beispiel würde entweder der „leichte Stern“ es nicht zu einem Stern machen (und ein leichter Körper / Planet sein) oder der „superschwere Planet“ ein viel hellerer Stern werden (oder beides). Das vertauscht die Rollen effektiv.

So gesehen drehen sich die Körper in einem System immer um den Massenmittelpunkt, der in der Nähe der größten Masse liegt, die der erste Stern des Systems sein wird (falls vorhanden).
Deine erste Konstellation ist also nicht möglich.

Das zweite ist gut möglich - wenn keiner der Körper genug Masse hat, um ein Stern zu werden, drehen sie sich immer noch auf die gleiche Weise umeinander, wobei der schwerste Körper dem Zentrum am nächsten ist. Ein solches System wäre dunkel und aus einiger Entfernung im Grunde unsichtbar. Wir würden sie nicht finden können.

Meines Wissens sind Sonnensysteme heliozentrisch und es gibt immer Sonnen. (Mir ist klar, dass es semantisch eine Sonne geben muss, um ein Sonnensystem zu sein.)

Nur eine semantische Anmerkung, Systeme von Sternen und Planeten, die sich von unserem eigenen unterscheiden, werden als Sternensysteme bezeichnet. Das Sonnensystem bezieht sich speziell auf unser eigenes Sternensystem, da Solar „von oder in Bezug auf unsere eigene Sonne“ bedeutet.

Um diesen Punkt jedoch anzumerken, ja, das ist (etwas) wahr. Alle Sternsysteme sind insofern heliozentrisch, als alle Körper den Zentralstern (oder die Zentralsterne) dieses Systems umkreisen.

Technisch wahrer ist, dass alle Systeme baryzentrisch sind , da alle Körper (einschließlich des Sterns) den gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen, der als Baryzentrum bekannt ist. Es kommt einfach so vor, dass der Stern dazu neigt$>99\%$der Masse jedes Sternsystems, und daher liegt das Baryzentrum sehr, sehr nahe am Zentrum des Sterns. Unsere eigene Sonne hat tatsächlich eine messbare Umlaufbahn um dieses Baryzentrum.

Richtig interessant wird es, wenn man ein Sternensystem mit mehr als einem Stern hat. In diesem Fall befindet sich das Baryzentrum nicht mehr in der Nähe des Zentrums eines bestimmten Sterns, und Sie haben merkliche Umlaufbahnen der Sterne.

Aber es scheint mir, dass Planeten und Sterne nur Massenkörper sind. Gibt es also Fälle von Sonnensystemen, in denen der Stern nur einer der Körper des Systems ist und um einen supermassereichen Planeten kreist?

Wie oben erwähnt, umkreisen alle Körper das Baryzentrum. Die Position des Baryzentrums hängt von den Massen aller Körper im System ab und ist dem massereichsten Körper am nächsten. Stellen Sie sich das Baryzentrum als gewichtetes Mittel der Positionen aller Körper vor, wobei das Gewicht die Masse des jeweiligen Körpers ist (denn genau das ist es). So funktioniert die Mathematik. Es ist dann für die Objekte in einem Sternsystem unmöglich, einen weniger massiven Körper zu umkreisen, da das Baryzentrum diesem Körper niemals am nächsten sein könnte.

Und in ähnlicher Weise gibt es „Sonnensysteme“ ohne Sterne, bei denen eine Gruppe von Planeten einen massiven Planeten im Zentrum des Systems umkreist?

Der einzig mögliche Fall wäre ein System, das technisch gesehen keinen Stern hat. Es ist durchaus möglich, dass ein System versucht, sich zu bilden, aber einfach nicht genug Materie hat, um sehr groß zu werden. Das zentrale Objekt würde versuchen, ein Stern zu werden, ist aber möglicherweise nicht groß genug, um zu leuchten. Wir nennen diese Objekte Braune Zwerge. Es gibt mit ziemlicher Sicherheit Systeme, die keine offiziellen Sterne haben, und der Zentralkörper ist ein Brauner Zwerg, um den alle anderen Körper im System kreisen. Ob man diesen Braunen Zwerg als „massiven Planeten“ betrachten möchte, ist etwas unklar.