Was ist in der Ferne unseres Sonnensystems los? Gibt es da draußen einen Planeten 9?
In der eisigen Weite unseres Systems gibt es Körper auf Umlaufbahnen, die für unser Sonnensystem mit acht Planeten keinen Sinn ergeben. Es scheint einen unentdeckten Körper zu geben, der um ein Vielfaches massereicher als die Erde ist, die Umlaufbahnen einiger Kuipergürtelobjekte (KBOs) formt und Astronomen dazu bringt, tiefer und gründlicher in die extremen Bereiche unseres Systems zu schauen.
Was sie suchen, ist der mysteriöse und bisher unbewiesene neunte Planet.
Der Versuch, unser Sonnensystem zu verstehen, ist eine unserer ältesten Aufgaben, und obwohl unser Katalog von Objekten im inneren Sonnensystem ziemlich umfassend ist, ist unser Wissen über das äußere System alles andere als vollständig. Für Astronomen ist es immer noch entmutigend, die Details des äußeren Systems zu beobachten. Aber sie arbeiten weiter daran. Und je mehr sie das Verhalten entfernter Objekte im Kuipergürtel beobachten, desto mehr Beweise finden sie für Planet 9.
"Das Verständnis der großflächigen Architektur des Sonnensystems verkörpert eine der ältesten Beschäftigungen der Menschheit und zählt zu den großen Herausforderungen der Naturwissenschaften."
aus der Arbeit "The Planet Nine Hypothesis" von Batygin et. al. 2019.
Die Hintergrundgeschichte von Planet 9
Die Geschichte von Planet 9 begann ernsthaft Anfang 2016, als die Astronomen Mike Brown und Konstantin Batygin einen Artikel mit dem Titel „Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System“ veröffentlichten. (Zuvor war von anderen unentdeckten Planeten die Rede, aber es wurde meistens nur von der Zinnfolienbrigade über „Nibiru“ oder „Planet X“ geredet. Aber je weniger darüber gesagt wurde, desto besser.)
In ihrer Arbeit von 2016 haben Batygin und Brown gezeigt, dass es Gruppen von KBOs gibt, deren Umlaufbahnen so geformt sind, dass nur die Anwesenheit eines anderen Planeten sie erklären kann: Planet 9. Während die Umlaufbahn der meisten KBOs eindeutige Beweise dafür zeigt, dass sie von Hirten geführt werden Neptun, eine bedeutende Anzahl extrem weit entfernter KBOs nicht. Ihre Umlaufbahnen scheinen an einem entfernten Punkt ausgerichtet zu sein.
In diesem Artikel sprechen die Autoren diese Diskrepanz an und sagen: „Wir stellen fest, dass die beobachtete Ausrichtung der Umlaufbahn von einem entfernten exzentrischen Planeten mit einer Masse von mehr als ~ 10 Erdmassen aufrechterhalten werden kann, dessen Umlaufbahn in ungefähr derselben Ebene liegt wie die des entfernten Kuipers Gürtelobjekte… “
Ihre Arbeit basierte teilweise auf der Anwesenheit von Sedna, einem kleinen Planeten, der erstmals 2003 entdeckt wurde. Sein Aphel oder die am weitesten von der Sonne entfernte Entfernung betrug über 900 Astronomische Einheiten (AU). Zu dieser Zeit war Sedna das kälteste und am weitesten entfernte Objekt das wussten wir im Sonnensystem. Sednas stark verlängerte Umlaufbahn wurde zuerst als Ergebnis des Gravitationseinflusses von Neptun erklärt. Das Problem ist, dass es Neptun nie nahe genug kommt.
Aber Sedna war nur der Anfang. Es gehört zu einer Gruppe von Objekten, die als extreme transneptunische Objekte (eTNOs) bezeichnet werden. Schließlich wurden mehr dieser entfernten Objekte entdeckt.
"Biden" oder 2012 VP 113 wurde 2012 entdeckt. "Goblin" oder 2015 TG 387 wurde 2015 entdeckt. 2018 entdeckten Astronomen dann "FarOut" oder 2018 VG18. Jedes dieser Objekte ist immer weiter entfernt.
Zuletzt haben Astronomen erst vor wenigen Tagen entdeckt, was sie scherzhaft als FarFarOut bezeichnen. Über diesen Planeten ist noch nicht viel bekannt, aber es ist das am weitesten entfernte Objekt, das bisher in unserem Sonnensystem entdeckt wurde.
Wie sie Beweise für Planet 9 finden
Viele der entfernten Körper, die auf die Existenz von Planet 9 hinweisen, wurden gefunden, während ein Team von Astronomen unter der Leitung von Dr. Scott Sheppard vom Carnegie Institute for Science tatsächlich nach Planet 9 suchte. Natürlich haben sie den hypothetischen Planeten nicht gefunden noch, aber sie finden immer mehr Beweise.
Diese Objekte sind extrem schwach und schwer zu erkennen. Die Suche wird größtenteils von Computern durchgeführt. Leistungsstarke Teleskope sind für bestimmte Zeiträume auf Teile des Himmels gerichtet, und die Belichtung erfolgt in Abständen von wenigen Minuten. Dadurch werden jedoch enorme Datenmengen generiert. viel zu viel für Astronomen.
Stattdessen arbeiten die Computer, die einen Großteil der Routine erledigen. Die Astronomen verwenden Algorithmen, um den Computer nach sich bewegenden Objekten vor dem Hintergrund von Sternen suchen zu lassen, und wenn der Computer eines findet, markiert er es. Dann schauen die Astronomen nach, ob der Computer richtig war. Anschließend führen sie Follow-up-Beobachtungen durch, um die Ergebnisse zu bestätigen.
Neue Beweise für Planet 9
"Die Suche nach Planet Nine ist bereits in vollem Gange, und es ist wahrscheinlich, dass Planet Nine - wie hier vorgestellt - innerhalb des kommenden Jahrzehnts entdeckt wird."
aus "The Planet 9 Hypothesis", Batygin, Brown, Adams und Becker, 2019.
Jetzt geben uns zwei neue Studien neue Beweise zur Unterstützung von Planet 9.
Die erste heißt "Orbital Clustering in the Distant Solar System" von Konstantin Batygin und Michael Brown, dem Astronomenpaar, das ursprünglich die Existenz von Planet 9 vorgeschlagen hatte. Die zweite ist "The Planet 9 Hypothesis", ebenfalls von Batygin und Brown, mit Fred Adams und Juliette Becker, beide von der University of Michigan.
In der ersten Arbeit „Orbital Clustering im fernen Sonnensystem“ werfen die Autoren den Handschuh runter. Sie machen den Fall, dass es entweder einen Planeten 9 gibt, der die Umlaufbahnen entfernter Objekte formt, oder dass eine beobachtende Tendenz am Werk ist. Sie machten sich daran zu verstehen, welche Beobachtungsverzerrungen eine Rolle spielen könnten, und machten sich dann daran, sie genau zu quantifizieren.
Wie bereits erwähnt, haben die entfernten Objekte, die auf Planet 9 hinweisen, gemeinsame Umlaufbahnmerkmale. Darum geht es in dieser ganzen Sache mit Planet 9. Genauer gesagt sind ihre longitudinalen Perihel gruppiert, und die sogenannten Orbitalpolpositionen sind ebenfalls gruppiert. In der Arbeit kommen die Autoren zu dem Schluss, dass dies nur eine Wahrscheinlichkeit von 0,2% ist, dass dies zufällig ist. Wie sie in ihrer Arbeit sagen: "... ist die statistische Signifikanz dieser Clusterbildung jetzt schwer zu diskontieren."
Das zweite Papier, das neue Beweise für Planet 9 liefert, heißt einfach „The Planet 9 Hypothesis“.
In diesem Artikel machen die Autoren erneut geltend, dass ein Großteil des Orbitalverhaltens entfernter Kuipergürtelobjekte in Bezug auf unser Sonnensystem mit acht Planeten leicht zu erklären und vorhersehbar ist, einige jedoch einfach nicht. Insbesondere weisen sie auf „beobachtete physikalische Clusterbildung von Bahnen mit Semi-Major-Achsen über? 250AU, die Ablösung von Perihelien ausgewählter Kuipergürtelobjekte von Neptun sowie der dynamische Ursprung stark geneigter / retrograder Langzeitumlaufbahnen. “ Kurz gesagt, da draußen machen die Dinge einfach keinen Sinn, wenn wir uns auf unser Sonnensystem mit acht Planeten beschränken, um sie zu erklären.
In der Einleitung erinnern sie uns daran, dass wir erst in den letzten Jahrzehnten begonnen haben, alle kleineren Körper am Rande des Sonnensystems zu finden. In der Zeitung heißt es: „… im letzten Vierteljahrhundert wurde eine vielfältige Sammlung kleiner eisiger Objekte entdeckt und charakterisiert, die sich in den äußeren Bereichen unseres Sonnensystems befinden…“ Und während sich die meisten Körper dem Einfluss von Neptun und dem andere Planeten, manche nicht.
"Die extremsten Mitglieder dieser Population verfolgen jedoch stark verlängerte Umlaufbahnen mit Perioden, die in Jahrtausenden gemessen wurden, und weisen eine Reihe merkwürdiger Umlaufbahnmuster auf", sagen die Autoren. Wiederum ist es das, was die Autoren die "auffällige Ausrichtung" ihrer exzentrischen Bahnen, die gemeinsame Neigung der Orbitalebenen und "Perihelabstände, die sich weit über die Gravitationsreichweite von Neptun hinaus erstrecken" nennen, die einer Erklärung bedürfen.
Diese Methode, die Existenz eines Planeten durch seine Gravitationswirkung auf andere Körper abzuleiten, bevor der Planet selbst beobachtet wird, wurde bereits zuvor versucht. Es war erfolgreich bei der Entdeckung von Neptun, scheiterte jedoch, als es die Existenz eines anderen vorgeschlagenen Sterns namens Nemesis vorhersagte.
Was ist da draußen, das diese Objekte zu so entfernten Perihelen ausdehnt? Sie sagen, dass nur ein extrem weit entfernter und ausreichend massereicher Planet all dies erklären kann: Planet 9. Ein Großteil des Papiers erklärt, wie Neptun entdeckt wurde, indem die Bewegungen anderer Körper beobachtet wurden, wobei eine Parallele zur Hypothese von Planet 9 gezogen wurde. Sie gehen auch einige frühere Vorschläge anderer Astronomen durch, wonach ein anderer Planet unentdeckt im Sonnensystem lauern und die Umlaufbahnen von KBOs formen könnte.
Mit jedem Papier und mit jeder neuen Entdeckung eines entfernten KBO mit seltsamen Umlaufbahnmerkmalen wird der Fall für Planet 9 stärker. Aber direkte Beobachtung ist immer noch der Goldstandard, und das ist uns bisher entgangen. Aber vielleicht nicht mehr lange.
Am Ende von „The Planet 9 Hypothesis“ sagen die Autoren: „Die Suche nach Planet Nine ist bereits in vollem Gange, und es ist wahrscheinlich, dass Planet Nine - wie hier vorgestellt - innerhalb des kommenden Jahrzehnts entdeckt wird. ”
Es könnte eine andere Erklärung für die Umlaufbahnen dieser entfernten Körper geben, für die kein Planet 9 erforderlich ist. Ein im Januar 2019 veröffentlichtes Papier mit dem Titel „Hirten in einer selbstgravitierenden Scheibe transneptunischer Objekte“ schlug vor, dass ein Klumpen eisiger Körper zusammenkommt könnte die seltsamen Umlaufbahnen dieser fernen Welten verursachen und dass ein neunter Planet nicht benötigt wird, um sie zu erklären.
Planet 9 zu finden wäre ein großer Triumph für Astronomen. Das Tempo der Entdeckung neuer Objekte im Kuipergürtel beschleunigt sich. Mit neueren, besseren Teleskopen, die online gehen, und mit der Entwicklung verbesserter Computer und Algorithmen wird es für jeden Planeten, insbesondere für einen Planeten, der zehnmal so groß wie die Masse der Erde sein könnte, immer schwieriger, sich zu verstecken.
Quellen:
- Forschungsbericht: Orbitalclustering im fernen Sonnensystem
- Forschungsbericht: The Planet Nine Hypothese
- Forschungsbericht: BEWEIS FÜR EINEN ENTFERNTEN RIESENPLANETEN IM SOLARSYSTEM
- Pressemitteilung: Mehr Unterstützung für Planet Nine
- Forschungsbericht: HIRTE IN EINER SELBSTGRAVITIERENDEN SCHEIBE TRANS-NEPTUNISCHER OBJEKTE
- Pressemitteilung: Caltech-Forscher finden Hinweise auf einen echten neunten Planeten
