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Neue Analysen stützen Existenz eines weiteren Planeten im Sonnensystem

Künstlerische Darstellung von Planet Neun (Illu.) Copyright: nagualdesign/Tom Ruen/ ESO (via WikimediaCommons) / CC BY-SA 4.0
Künstlerische Darstellung von Planet Neun (Illu.)
Copyright: nagualdesign/Tom Ruen/ ESO (via WikimediaCommons) / CC BY-SA 4.0

Princeton (USA) – Eine Anhäufung von Körpern im äußeren Sonnensystem mit gemeinsamen Bahnabweichungen deutet auf die Existenz eines weiteren großen Planeten im äußeren Sonnensystem hin. Gefunden und damit nachgewiesen wurde dieser Planet jedoch noch nicht. Eine neue Analyse stützt nun die Theorie eines neunten Planeten und beschreibt dessen mögliche Merkmale.

Hintergrund
Jenseits der Umlaufbahn des Neptun liegt der Kuiper-Gürtel, der aus kleinen Körpern aus der Zeit der Entstehung unseres Sonnensystems besteht. Neptun und die Riesenplaneten beeinflussen gravitativ die Objekte im Kuiper-Gürtel und darüber hinaus, die gemeinsam als Trans-Neptunian Objects, also als transneptunische Objekte (TNOs) bekannt sind, und die die Sonne auf nahezu kreisförmigen Bahnen umkreisen.

Bahndiagramme von 9 transneptunischen Objekten, deren Bahn von Planet Nine beeinflusst sein könnte.
Copyright: Tomruen (via WikimediaCommons) CC BY-SA 4.0

Allerdings haben Astronomen einige mysteriöse Ausreißer entdeckt. Seit 2003 wurden rund 30 TNOs auf stark elliptischen Umlaufbahnen entdeckt: Sie heben sich von den anderen TNOs dadurch ab, dass sie im Durchschnitt die gleiche räumliche Orientierung haben. Diese Art von Clustering lässt sich nicht durch die bislang bekannte Architektur des Sonnensystems mit den acht bekannten Planeten erklären und führte zu verschiedenen Hypothesen, laut derer die ungewöhnlichen Bahnen durch die Existenz eines noch unbekannten neunten Planeten beeinflusst werden könnten.

Obwohl erstmals der Astronom Scott C. Sheppard die Idee von einem weiteren großen Planeten im Sonnensystem beschrieb, wurde die Theorie erst durch die Ausführungen dazu von Mike Brown und Konstantin Batygin bekannt. Auf der Grundlage neuster Berechnungen gehen Brown und Batygin davon aus, dass Planet Nine eine Masse von rund fünf Erdenmassen und eine Umlaufbahhalbachse nur von 400 Astronomischen Einheiten (AE = Abstand Erde-Sonne) besitzt. (Zuvor waren  davon ausgegangen, dass P9 etwa 10 Erdenmassen auf die Wage bringen könnte und die Sonne 20 mal weiter als Neptun umkreise, was eine Halbachse von etwa 700 AE entsprechen würde. Damit wäre der Planet nicht nur kleiner und der Sonne deutlich näher, sondern auch gleichzeitig heller als lange Zeit gedacht (…GreWi berichtete).

Das Team um den Postdoktorand Amir Siraj von der Princeton University hat nun mit neuen Modellen untersucht, ob die Schwerkraft-Auswirkung des angenommenen Planeten, nicht von jener des Neptun wieder aufgehoben werden würden, wenn die Bahnen der gemeinsam abgelenkten Transneptunischen Körper im Kuiper-Gürtel (Kuiper Belt Objects = KBOs) diese zu weit in Richtung des Inneren Sonnensystem führen würden.

Wie Siraj gemeinsam mit Christopher F. Chyba und Scott Tremaine, ebenfalls von der Princeton University, in einer kommenden Ausgabe des „Astrophysical Journal“ und vorab via ArXiv.org berichten, zeigen ihre Simulationen nun jedoch, dass einige dieser Körper sich auf Bahnen befinden, die selbst über Milliarden von Jahren nicht durch Neptun destabilisiert würden. Indem man diese in die Analyse einbezieht, sei es nun möglich, die Anzahl der KBO-Umlaufbahnen, die erkennbare Spuren des Einflusses von „Planet Nine“ aufweisen könnten, von den ursprünglich 9, dann 11 aus früheren Studien auf 51 zu erhöhen.

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Simulationen stützen Theorie zu Planet 9

Dies ermöglichte es seinem Team nun, eine stärkere statistische Analyse durchzuführen als frühere Studien. Das Ergebnis dieser Untersuchungen zeigt, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Ausrichtung der Bahnen zufällig ist, bei nur eins zu tausend liegt. Zwar sei dies noch kein eindeutiger Beweis, aber definitiv ein Hinweis darauf, dass ein Planet dort sein könnte.

Die zusätzlichen neuen Daten ermöglichen nun zudem eine noch genauere Beschreibung der Merkmale des angenommenen Planeten. Hierzu haben die Wissenschaftler 300 Kombinationen aus Masse und orbitalen Parametern für einen möglichen Planeten in einem sehr großen Bereich simuliert.

Im Vergleich zu früheren Studien legen die neuen Werte nun eine geringere Planetenmasse und eine nähere, elliptischere Umlaufbahn nahe, die stärker mit den Bahnen der bekannten Planeten des Sonnensystems übereinstimmt.

Das Forscher-Trio vermutet nun, dass die Masse von Planet Nine etwa 4,4-mal so groß wie die der Erde ist. Damit würde es sich entweder um eine sogenannte Super-Erde oder einen Mini-Neptun handeln. Tatsächlich ist es genau diese Planetengröße, die in unserem Sonnensystem im Vergleich zu den meisten Mehrfachplaneten-Systemen eigentlich noch fehlt.

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Hilfe für gezieltere Suche

Anhand dieser Hinweise könnte nun auch die gezielte Suche nach Planet Nine vereinfacht werden. Doch obwohl man den Lauf des Planeten damit noch weiter eingrenzen kann, könnte sich dieser weiterhin derzeit überall auf seiner Umlaufbahn befinden.

Die tatsächliche Entdeckung des Planeten könnte derweil näher sein, als gedacht: Auch Siray und Kollegen erhoffen sich von den Beobachtungen mit dem neuen Vera-Rubin-Observatorium in Chile die Entdeckung von Planet Nine schon in den ersten Beobachtungsjahren – sofern er tatsächlich existiert.

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Recherchequelle: ArXiv.org

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Andreas Müller
Fachjournalist Anomalistik | Autor | Publizist
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