Noch ein Hinweis auf Planet Nine [20. Juni] Die Suche nach dem

Noch ein Hinweis auf Planet Nine
[20. Juni]
Die Suche nach dem vermeintlichen 9. Planeten Planet Nine [1, 2] in
unserem Sonnensystem [1] geht weiter. Bisher haben zahlreiche Astronomen
die Bahn des potentiellen Planeten mithilfe von kleinen Himmelskörpern [1, 2]
jenseits des Zwergplaneten Pluto [1] berechnet.
Doch nicht stabil?
Neue Berechnungen von spanischen und englischen Astronomen haben nun
bestätigt, dass die Bahnen von 6 extremen trans-neptunischen Objekten [1],
die bisher als Referenz für die Existenz des vermeintlich neuen Planeten
dienten, nicht so stabil sind wie angenommen [3].
Anfang des Jahres hatten zwei US-amerikanische Astronomen angekündigt
den Beweis für die Existenz eines grossen Planeten ausserhalb des Planeten
Neptuns [1] gefunden zu haben [2] (Abb. 1). Planet Nine soll etwa 10 mal
schwerer sein als die Erde. Das Objekt bewegt sich wahrscheinlich in rund
10.000-20.000 Jahren einmal um die Sonne.
Abb. 1 Schematische Darstellung der möglichen Bahn von Planet Nine.
Die Bahn des vermeintlichen neuen Planeten liegt weit ausserhalb des äusseren
Planetensystems. Links: unser bekanntes Sonnensystem mit den Bahnen der Planeten
Saturn, Uranus und Neptun [1]. Die gestrichelte Linie könnte eine mögliche Bahn des
Planet Nine darstellen.
© [2]
Neue Computersimulationen
Die Veröffentlichung dieser Ergebnisse beruht auf Computersimulationen, die
auf den Umlaufbahnen von 6 extremen trans-neptunischen Objekten (sog.
ETNOs (Extreme Trans-Neptunian Objects) [1]) beruhen: dabei handelt es
sich um die Objekte Sedna, 2012 VP113, 2004 VN112, 2007 TG422, 2013
RF98 und 2010 GB174 [1] (Abb. 2).
Die Bezeichnung ETNOs geht auf die Entdeckung des Objekts 2012 VP113 [1]
im Jahr 2014 zurück. ETNOs besitzen grosse Bahnhalbachsen [1] von mehr als
150 Astronomischen Einheiten (AE) [1] und Periheldistanzen [1] von über
30 AE. Zudem zeigen die Objekte unübliche Muster in einigen ihrer
Bahnelemente [1]. Die Interpretation dieser merkwürdigen Objekte geht auf
Bahnstörungen durch bisher unentdeckte ETNOs zurück.
Abb. 2
Schematische Darstellung der möglichen Bahn von Planet Nine sowie
der als Referenz für dessen Existenz dienenden ETNOs.
Links: Die Bahn des vermeintlichen neuen Planeten liegt weit ausserhalb des äusseren
Planetensystems (s. Abb. 1). Rechts: Die Bahnen einiger ETNOs dienen als Referenz
und Hinweis auf die Existenz eines vermeintlichen 9. Planeten.
© [2]
Dagegen haben die beiden spanischen sowie ein englischer Astronom die
Frage nach der Existenz von Planet Nine von hinten aufgezäumt. Sie fragten
sich wie sich die Bahnen dieser ETNOs entwickeln würden, wenn der
vermeintliche Planet Nine tatsächlich existieren würde. Dabei stellte sich
heraus, dass sich die Bahnen der kleinen Objekte tatsächlich verändern und
instabil werden würden, so einer der spanischen Wissenschaftler.
Die Simulationen zeigen, dass die ETNOs in weniger als 1,5 Milliarden Jahren
aus dem Sonnensystem driften würden; im Fall der Objekte 2004 VN112,
2007 TG422 und 2013 RF98 könnte das Abwandern bereits in weniger als
300 Millionen Jahren erfolgen. Bereits in der astronomisch kurzen Zeitspanne
von rund 10 Millionen Jahren würden die Bahnen der Objekte instabil
werden (Abb. 3).
Die Simulationen zeigen ebenfalls, dass die Bahn des vermeintlich neuen
Planeten modifiziert werden müsste, um die Bahnen der 6 ETNOs langfristig
zu stabilisieren.
Abb. 3 Schematische Darstellung des äusseren Sonnensystems.
Neue Untersuchungen zeigen, dass die Bahnen der ETNOs möglicherweise instabil sind
und nicht auf einen neuen 9. Planeten hinweisen oder dessen Bahn geändert werden
muss, um die Bahnbewegungen der ETNOs erklären zu können.
Mitte: Das innere Sonnensystem sowie die äusseren Planeten (blau) und der
Kuiper-Gürtel (mit dem Zwergplaneten Pluto) (grau). Weiter aussen: Die Bahnen
zweier ETNOs: Sedna und 2012 VP113. Die mögliche Bahn von Planet Nine liegt
viel weiter aussen (weiße gestrichelte Linie).
© [2]
Die neuen Ergebnisse führen zu einer weiteren Frage:
Handelt es sich bei den ETNOs um Übergangsobjekte und eine instabile
Population oder das genaue Gegenteil? Sind die ETNOS permanente Bewohner
des Sonnensystems und ihre Bahnen stabil?
Das langfristige Verhalten der ETNOs beeinflusst die Entwicklung ihrer
Bahnen und die Simulationen in Bezug auf Planet Nine.
Falls es sich bei den ETNOs um Übergangsobjekte handelt, könnten sie
kontinuierlich aus dem Sonnensystem herausgeschleudert werden; in diesem
Fall würden die Objekte wahrscheinlich von einer "stabilen Quelle" im äusseren
Bereich des Sonnensystems in der Oortschen Kometenwolke [1] beeinflusst
werden, aus dem sie ursprünglich stammen, so einer der Forscher.
Falls es sich bei den ETNOs jedoch um langfristig stabile Objekte handelt,
könnten weitere ähnliche Objekte existieren; jedoch hat man diese bisher
nicht beobachten können.
Falls Planet Nine existiert, bewegt er sich wahrscheinlich auf einer
langgezogenen Bahn, die langfristig von galaktischen Gezeiten [1] oder
diskreten Ereignissen wie Passagen naher Sterne gestört wird (Abb. 4a).
Abb. 4a
Künstlerische Darstellung des äusseren Sonnensystems sowie der
unmittelbaren Nachbarschaft der Sonne.
Die Bahn des vermeintlichen Planet Nine könnte möglicherweise durch die Passage
naher Sterne gestört werden. Eventuell erklärt dies auch die extremen und bisher
unverstandenen Bahnen der ETNOs.
© dailymail.co.uk
Ein einzelner Planet Nine würde dieses Szenario bzw. seine derzeitige Bahn
nicht "überleben", es sei denn es existierten weitere ähnlich Objekte. Planeten,
die Uranus oder Neptun (sog. Supererden [1]) ähneln, könnten selbst in
Entfernungen von 125-750 AE von der Sonne entstehen.
Die neuen Ergebnisse lassen vermuten, dass das stabilste denkbare Szenario
nicht nur einen Planeten ausserhalb der Neptun- bzw. Plutobahn [1] vorsieht,
sondern mehrere ähnliche Objekte, die sich in Resonanz [1] befinden. Neben
dem vermeintlichen Planet Nine könnte ein Planet Ten usw. existieren.
Die internationale Suche
Die neue Veröffentlichung reiht sich in eine Reihe zahlreicher internationaler
Fachveröffentlichungen ein, die auf Computersimulationen etc. beruhen und
bereits veröffentlicht sind oder in der Vorbereitung befinden.
Die beiden US-amerikanischen Astronomen, die die Existenz eines Planet Nine
als erste vermuteten, werden demnächst neue Bahnmodelle des mysteriösen
Planet Nine vorstellen, die auf aktuellen Daten beruhen.
In Europa versucht derweil ein französischer Astronom die Position des
hypothetischen Planet Nine zu berechnen, damit dieser mithilfe von Beobachtungen aufgefunden werden kann.
Eine Parallele?
Die Situation um Planet Nine ist mit der vor der Entdeckung des Planeten
Neptun vergleichbar als der französische Mathematiker Le Verrier [1] den
Planeten mithilfe von manuellen Berechnungen fand, die auf den Positionen
des Planeten Uranus [1] beruhten. Später wurde Neptun von dem deutschen
Astronomen Galle [1] direkt beobachtet.
Wenn Neptun der erste Planet war, den man mithilfe von Papier und Bleistift
entdeckte, könnte Planet Nine der erste Planet sein, der nur mithilfe von
Computermodellen aufgefunden wird, so einer der spanischen Astronomen.
Jedoch beruhen die französischen Ergebnisse auf Abweichungen von Daten
der Saturnsonde Cassini [1]. Laut der Wissenschaftler könnte es sich dabei
um den Einfluss eines hypothetischen Planeten handeln [7].
Abb. 4b Schematische Darstellung des Aufenthaltsbereiches von Planet Nine.
Mithilfe von Störungen der Bahn der Saturnsonde Cassini könnte der Aufenthaltsbereich
des vermeintlichen Planet Nine eingegrenzt werden. Mithilfe von bisherigen Daten kann
der wahrscheinliche Aufenthaltsbereich von Planet Nine bis auf den grünen Bereich
eingegrenzt werden. Der Bereich C14 kann mithilfe von Bahnstörungen der Saturnsonde Cassini ausgeschlossen werden. Der weisse Bereich umfasst eine "unsichere
Zone", innerhalb derer mögliche Störungen durch Planet Nine zu schwach sind, um
sie messen zu können.
© [7]
Jedoch leugnet die US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA [1] die
Existenz dieser Abweichungen und erklärt diese mit statistischem Rauschen
[1] des Signals. Zudem würde ein Planet wie Planet Nine die Bahn des
Planeten Saturn beeinflussen und nicht die der Saturnsonde Cassini, so die
NASA.
Die französischen Forscher warten auf neue Daten, die ihre Theorie stützen
können.
Könnte es sich bei Planet Nine um einen Exoplaneten handeln?
Neue Berechnungen schwedischer und französischer Wissenschaftler wollen
mithilfe von Computersimulationen bewiesen haben, dass es sich bei Planet
Nine um ein Objekt ausserhalb des Sonnensystems handelt, möglicherweise
um einen sog. Exoplaneten [1].
In ihrer Hypothese nehmen die Forscher an, dass vor rund 4,5 Milliarden
Jahren die junge Sonne diesen Planeten sozusagen aus einem benachbarten
Sternsystem "gestohlen" hat. Dabei hätten günstige Bedingungen diesen
interstellaren Diebstahl unterstützt, beispielsweise die Nähe der Sterne
zueinander, ein Planet mit einem langgezogenen Orbit, etc.
Möglicherweise gelte diese Erklärung auch für den Kleinplaneten Sedna.
Angeblich zeigen Computersimulationen von Begegnungen unseres
Sonnensystems mit einem anderen Planetensystem, das einen Planeten mit
einer langgestreckten äusseren Planetenbahn enthält, eine Wahrscheinlichkeit
für einen Einfang eines derartigen äusseren Planeten von rund 50 Prozent [4].
Andere Wissenschaftler halten dieses Szenario für unwahrscheinlich und
berechnen eine Wahrscheinlichkeit hierfür von maximal 2 Prozent.
Eine andere Erklärung sieht vor, dass Planet Nine von anderen Planeten
sozusagen "geschoben" wurde und auf einer Bahn landete, die weit weg
von seinem Ursprungsstern verlief; die Sonne nutzte die Gelegenheit und
nahm den Planeten gravitativ in das eigenen Sonnensystem auf. Als die Sonne
später aus dem Gebiet, in dem sie vor rund 5 Milliarden Jahren entstand,
abwanderte, blieb Planet Nine an unserem Planetensystem "kleben" [4].
Woraus besteht Planet Nine?
Schweizer Astronomen haben mithilfe der bisher zu Planet Nine zur Verfügung
stehenden Daten berechnet wie gross, hell und warm dieser Planet sein könnte
[6]. Die obere Grenze für die Grösse des vermeintlich neuen Planeten wäre
demnach ein Mini-Uranus mit einem festen Eisenkern, der von einer Eis- und
darüber einer dichten Gasschicht umgeben wäre.
Diese Ergebnisse könnten erklären, weshalb wir innerhalb der letzten Hundert
Jahre erst jetzt Hinweise auf einen weiteren äusseren Planeten gefunden
haben. Die Simulationen bestätigen, dass Planet Nine wahrscheinlich nicht
leichter als 10 Erdmassen sein muss.
Die Tatsache, dass selbst Infrarot-Beobachtungen [1] des US-amerikanischen
WISE-Satelliten (Wide-field Infrared Survey Explorer) [1] keinen neuen
Planeten finden konnten, begründen die Forscher damit, dass Planet Nine nicht
viel grösser sein kann als ein Planet mit rund 10 Erdmassen.
Ausserdem soll Planet Nine nur rund 3,7 mal grösser sein als die Erde und
seine obere Atmosphäre eine Temperatur von etwa -226 Grad Celsius
besitzen [6]. Mithilfe der Temperatur kann man berechnen wie hell Planet Nine
in der angedachten Entfernung von der Sonne sein sollte.
Wenn man bedenkt, dass Planeten nach ihrer Entstehung über einen Zeitraum
von einigen Milliarden Jahren in ihrem Inneren geschmolzen sein können und
dies zur Gesamttemperatur des Planeten beiträgt, würde eine Temperatur von
-226 Grad Celsius bedeuten, dass Planet Nine rund 150 Millionen Kilometer
(1 AE) entfernt sein muss [6].
Das bedeutet, das von Planet Nine von der Sonne reflektierte Licht entspräche
lediglich einem kleinen Beitrag im Vergleich zu seiner inneren Wärme. In
diesem Fall würde die Infrarothelligkeit von Planet Nine grösser sein als
das reflektierte Sonnenlicht im visuellen Bereich [1].
Planet Nine wäre daher eher nicht im sichtbaren Spektralbereich [1] beobachtbar, er wäre wahrscheinlich zu lichtschwach.
Abb. 5 Künstlerische Darstellung des Aufbaus von Planet Nine.
Schweizer Physiker haben mithilfe von Simulationen herausgefunden wie Planet Nine
aufgebaut sein könnte: Ein Eisenkern (Bildmitte) wäre demnach von einem
Silikatmantel [1] umgeben, der wiederum von einer Eisschicht, darüber Gasschichten
und einer äusseren Atmosphäre umgeben sein soll.
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Fazit
Bisher liegen sämtliche Erklärungsversuche im Reich der Spekulation. Nichts
von alledem konnte bisher durch Beobachtungen bestätigt werden.
Die Debatte geht weiter, bisher ohne eindeutige Ergebnisse. Jedoch sind sich
die Forscher einig, dass die Bewegungen der extremen trans-neptunischen
Objekte weiter beobachtet werden müssen, um die Berechnungen und damit
die Bahn des potentiellen Planet Nine konkretisieren zu können.
Allerdings wäre der grösste Beweis, der wahrscheinlich das Ende der Debatte
in Sicht bringt, eine direkte Beobachtung des neuen Mitbewohners des
Sonnensystems.
Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns
unter [email protected]
Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter
Quellenangaben:
[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de
[2]
http://ig-hutzi-spechtler.eu/aktuelles__9_Planet_entdeckt.html
http://theskyatnight.de/sites/default/files/entdeckung%20von%20planet%20nine%20wird%20vor
bereitet%20-%20feb%202016%20-%20tsan.pdf
http://theskyatnight.de/sites/default/files/wegweiser%20zu%20planet%20nine%20%20maerz%202016%20-%20tsan.pdf
[3] de la Fuente Marcos, C., et al., MNRAS 460 (1), L123-127 (2016)
[4] sciencealert.com (1 Jun 2016)
[5] Linder, E. F., Mordasini, C., A&A 589 (May 2016)
[6] Mustill, A. J., et al., MNRAS Lett. 460 (1), L109-L113 (2016)
[7] Fienga, A., et al., A&A 587, L8 (2016)