Der Grund, warum wir Planet Neun nicht gefunden haben

Und die Theorie, die ihrer Existenz widerspricht

Bild von Ivan Shaykov

Es gibt zwei große Ozeane, die die Menschheit erst noch erforschen muss: die tiefblauen unruhigen Ozeane hier auf der Erde und die immer weiter ausgedehnten Ozeane des Weltraums. Zu glauben, es sei unwahrscheinlich, dass ein Planet in unserem Sonnensystem verborgen ist, ist nicht so unglaublich, wenn man bedenkt, dass die große Mehrheit unseres eigenen Planeten für uns immer noch ein Rätsel ist und dass in unseren Gewässern Lebewesen schwimmen, von denen wir keine Ahnung haben existieren. Und die großen dunklen Ebenen des Weltalls? Nun, sie sind noch besser darin, Geheimnisse zu bewahren, selbst wenn es in unserem eigenen Sonnensystem ist.

Planet Nine oder Planet X, wie er manchmal genannt wird, ist ein Planet, von dem vermutet wird, dass er die Umlaufbahnen einer Gruppe transneptunaler Objekte (TNOs) im Kuipergürtel beeinflusst - eine Scheibe, die sich über Neptun hinaus erstreckt und felsige, eisige Körper enthält über von der Bildung des Sonnensystems. Pluto ist eines der größten und massereichsten TNOs, obwohl es immer noch nur ein Bruchteil der Größe des Mondes ist. Die betroffenen TNOs sind räumlich gruppiert und folgen stark elliptischen Pfaden, während die meisten anderen Objekte nahezu kreisförmigen Pfaden um die Sonne folgen. Dies wird weder durch die Interaktion mit den acht bekannten Planeten verursacht, noch ist es wahrscheinlich ein Zufallsprodukt (tatsächlich ist die Wahrscheinlichkeit, dass dies zufällig auftritt, geringer als 0,1%).

Diese Grafik zeigt den Pfad des Planeten Neun in Orange, während sich die Objekte des Kuipergürtels in der Ebene und senkrecht zur Ebene der angenommenen Supererde bewegen. Bild von Caltech / R. Verletzt (IPAC).

Planet Nine ist aus vielen Gründen eine attraktive Lösung. Dies würde nicht nur die Umlaufbahnen dieser Objekte erklären, sondern auch statistisch sinnvoller sein. Die häufigste Größe für Planeten, die im Universum beobachtet werden, ist eine Super-Erde - Planeten mit einer Masse, die höher als die Erde, aber niedriger als Neptun oder Uranus ist. Während wir in unserem eigenen Sonnensystem keine haben, wird vermutet, dass Planet Nine etwa 10-mal so groß ist wie die Masse der Erde und sich auf einer außergewöhnlich breiten Umlaufbahn bewegt, die 20-mal größer ist als die Umlaufbahn von Neptun. Dies bedeutet, dass der hypothetische Planet für eine Umlaufbahn erstaunliche 10.000–20.000 Jahre benötigt. Unsere besten Aussichten, es zu beobachten, hängen davon ab, dass es sich auf dem der Sonne am nächsten gelegenen Teil seiner Umlaufbahn befindet. Wenn es sich in einem weiteren Teil seiner Umlaufbahn befindet, beispielsweise über 1.000 AE (eine AE entspricht der Entfernung von der Erde zur Sonne oder ungefähr 150 Millionen Kilometer), wird es zu einem riesigen Hindernis für die Erkennung. Das liegt daran, dass es zu diesem Zeitpunkt für unsere Teleskope über eine Million Mal schwächer wäre.

In seinem neuesten Artikel gibt der Luft- und Raumfahrtingenieur und gute Freund Brandon Weigel genau an, wie schwierig es sein würde, den schwer fassbaren Planeten zu entdecken.

Während einige Wissenschaftler die Existenz eines anderen Planeten mit bis zu 90% bezweifeln, versuchen Studien wie die der American University in Beirut und Cambridge zu zeigen, dass kein solcher Planet notwendig ist. Stattdessen könnte es sich um eine Scheibe aus Eis handeln, die die TNO beeinflusst. In bestimmten identifizierten Massenbereichen und Formen können verstreute kleine Objekte die Schwerkraft haben, die zur Erzeugung der hochelliptischen Bahnen erforderlich ist. Es ist ein Phänomen, das in anderen Sonnensystemen beobachtet wurde, in denen eisiges Material an ihren Rändern die seltsamen Bahnen anderer Objekte verursachen kann. Die Theorie hat auch ein mathematisches Modell und berücksichtigt erfolgreich alle anderen acht Planeten des Sonnensystems. Wie Planet Neun wurde diese Scheibe jedoch noch nicht beobachtet, obwohl sie leichter zu erkennen ist als ein schwacher Planet. Das Modell erfordert außerdem, dass zehnmal mehr eisige Objekte jenseits von Neptun existieren, als die Wissenschaftler tatsächlich schätzen. Astronom Mike Brown sagt, dass es unwahrscheinlich ist, dass eine Scheibe wie die vorgeschlagene Milliarden von Jahren in unserem Sonnensystem existiert.

Subaru ist dasselbe Teleskop, mit dessen Hilfe Farout, das am weitesten entfernte Objekt in unserem Sonnensystem, gefunden wurde. Es ist das erste Objekt, bei dem wir eine Umlaufbahn von mehr als 100 AU (9 Milliarden Meilen) gesehen haben, und eine weitere Untersuchung seines Verlaufs über die Jahre wird dazu beitragen, herauszufinden, ob es Beweise für Planet Nine liefert. Farout (2018 VG18) ist in der Mitte zu sehen. Bild von Scott S. Sheppard / David Tholen.

Von den Regionen des Himmels, in denen Planet Nine am wahrscheinlichsten zu finden ist, wurden nur etwa 25% durchsucht und in der Regel nicht in der Tiefe, die erforderlich ist, um ein Objekt zu finden, das sich verdunkelt. Sogar das Hubble-Weltraumteleskop hat ein zu enges Sichtfeld, um bei der Suche viel Hilfe zu leisten. Aber es gibt noch Hoffnung. Das Subaru-Teleskop auf Hawaii hat sowohl ein breiteres Sichtfeld als auch eines der größten Teleskope der Welt und bietet Forschern die Möglichkeit, Gebiete mit einer Größe von 4.000 Monden zu beobachten. Wenn dies nicht hilft, wird das große Vermessungsteleskop ab 2020 von seinem Standort in den chilenischen Anden aus einsatzbereit sein. Das Teleskop wurde entwickelt, um Geheimnisse wie dunkle Materie und dunkle Energie zu untersuchen. Es wird einen riesigen Bereich des Himmels überwachen und eine gründliche Menge von Daten und Bildern auf den astronomischen Objekten zusammenstellen.

Proxima b war auch eine Herausforderung zu finden, obwohl es der nächste Exoplanet auf der Erde ist und unseren Nachbarstern Proxima Centauri umkreist. Beide sind recht klein und es dauerte fast ein Jahrzehnt, um den Exoplaneten anhand der Bewegungen seines Elternsterns zu erkennen. Unsere derzeitige Technologie war kaum in der Lage, dies zu erkennen. Und während die Forschungsteams bei der Suche nach Planet Nine jedes Jahr eine Woche Zeit haben, um zu sehen, erschweren Wetterverstopfungen die Planung einer gründlichen Suche noch mehr.

Projekte wie das Next Generation CMB Experiment werden die größten Akteure bei der Bestimmung sein, ob der mysteriöse Planet existiert oder nicht. Selbst bei der bereits erwähnten Grenze von 1.000 AE könnten die speziellen Teleskope und ihre hochempfindlichen Kameras einen Planeten mit einer zehnmal geringeren Masse als den von Planet Neun aufnehmen.

Es ist möglich, dass sowohl Planet Nine als auch eine Eisscheibe wie die hier abgebildete für die Umlaufbahnen der Objekte im Kuipergürtel verantwortlich sind. Bild von der Europäischen Südsternwarte / M. Kornmesser.

Wenn wir die neuen Entdeckungen weit entfernter Exoplaneten oder die detaillierten Bilder unserer eigenen Gasriesen sehen, kann es leicht sein, dass wir noch kein klares und detailliertes Bild des Weltraums haben. Wir können Ufer und Barriereriffe an unseren schönsten Stränden studieren, aber das heißt nicht, dass der Rest des Ozeans noch immer kein Rätsel ist. Und ob es sich bei dem Medium um kaltes, dunkles Wasser oder um das Vakuum des Universums handelt, es gibt immer noch viele Orte, die unsere Technologie nicht erfasst hat. Viele Orte beherbergen möglicherweise neue Welten.

Dieser Artikel entstand in Zusammenarbeit mit dem Mittleren Schriftsteller und Ingenieur Brandon Weigel. Bitte lesen Sie hier seinen Artikel, in dem er einen detaillierten und faszinierenden Überblick über die Schwierigkeiten bei der Suche nach einem neuen Planeten gibt.