Weltall
Auf der Jagd nach Nummer 9: Forscher vermuten einen weiteren Planeten

Forscher vermuten einen weiteren Planeten in unserem Sonnensystem. Bald könnte sich ihre Theorie bestätigen.

Rainer Kayser
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Scott Sheppard und Chadwick Trujillo sind kosmische Jäger. Ihr Jagdrevier ist das äussere Sonnensystem weit ausserhalb der Bahn des achten Planeten Neptun. Ihre Beute: kleine Himmelskörper aus Eis, Überreste aus der Zeit der Entstehung unseres Sonnensystems. Doch die beiden Astronomen hoffen auf noch grössere Beute – sie wollen einen bislang unbekannten, neunten Planeten aufspüren. Ihre Hoffnung ist nicht unbegründet: Eine ganze Reihe der transneptunischen Objekte bewegen sich auf Bahnen, die nicht recht in das Bild passen, das die Himmelsforscher von unserem Sonnensystem haben. Es sei denn, ein bislang unbekannter Planet mischt mit seiner Schwerkraft das äussere Sonnensystem auf.

Dass dort draussen Seltsames vor sich geht, ahnten die Wissenschafter erstmals 2003, als Mike Brown vom California Institute of Technology auf ein 965 Kilometer grosses Objekt stiess, das zwar weitgehend den bereits bekannten transneptunischen Eiskörpern ähnelt doch eine völlig andere Umlaufbahn besitzt: Der «Sedna» getaufte Himmelskörper entfernt sich auf einer lang gestreckten Ellipse 30-mal so weit von der Sonne wie Neptun. «Niemand hat erwartet, dass ein solches Objekt existiert», sagt Trujillo, «und niemand hat eine Erklärung dafür, wie es dort hingekommen sein könnte.»

Immer weiter weg von der Sonne

Die Situation verschärfte sich 2012, als Trujillo und Sheppard ein weiteres Objekt mit ähnlich rätselhaftem Orbit aufspürten. Zwei Jahre später zogen die beiden Forscher daraus den – damals gewagten – Schluss, es müsse einen grösseren Körper im äusseren Sonnensystem geben, der die Bahnen von Sedna und vom neu entdeckten Objekt 2012 VP113 beeinflusse. Seither fanden Astronomen mehrere weitere, ähnliche Objekte, die sich nicht ins bisherige Schema des Sonnensystems einordnen liessen. Ein jüngst von Trujillo und Sheppard entdecktes Objekt entfernt sich sogar tausendmal weiter von der Sonne als Neptun.

Die Sache mit "Neptun": Planet Nummer 9 – oder Nummer 10?

Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten» – viele werden diesen Merkspruch noch kennen, der die Anfangsbuchstaben der Planeten in der richtigen Reihenfolge von der Sonne nach aussen liefert: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto. Neun Planeten also – wieso suchen die Astronomen dann nach Planet Neun?
Schon bei seiner Entdeckung war offensichtlich, dass Pluto aus dem Rahmen fällt – seine Umlaufbahn ist stärker geneigt und stärker elliptisch, als die der anderen Planeten. Und er ist sehr viel kleiner als die äusseren Gasriesen. In den 1990er-Jahren begannen die Astronomen dann, jen-seits der Neptunbahn immer mehr Himmelskörper aufzuspüren, von denen einige an die Grösse Plutos heranreichen. Abgeneigt, diesen Körpern sämtlich den Status eines Planeten zuzubilligen und damit die Anzahl
der Planeten auf möglicherweise mehrere hundert zu steigern, engten die Himmelsforscher lieber die Definition für einen Planeten ein: Ein Planet muss, so die neue Regel, mit seiner Schwerkraft seine Umgebung von kleineren Körpern freiräumen.
Fortan war Pluto kein Planet mehr, sondern ein Zwergplanet, wie andere transneptunische Objekte auch. Der nun gesuchte Himmelskörper dagegen erfüllt diese Bedingung: Er hat Sedna und ähnliche Objekte auf andere Bahnen ge-
drängt – und zählt somit als Planet. (rk)

Mehr noch: Die lang gestreckten Ellipsenbahnen dieser mysteriösen Himmelskörper weisen grob in ein und dieselbe Richtung. Das, so argumentieren Trujillo und Sheppard, könne kein Zufall sein. Die Schwerkraft eines grossen Planeten jedoch könne die kleineren Himmelskörperin ihre ungewöhnlichen Bahnen drängen.

Um diese Hypothese zu überprüfen, programmierten Brown und sein Kollege Konstantin Batygin ein detailliertes Computermodell unseres Sonnensystems mit einem zusätzlichen grossen Planeten – wobei sie die Masse dieses Planeten ebenso wie seine Umlaufbahn variierten. Und siehe da, die zusätzliche Anziehungskraft eines Planeten mit der zehnfachen Masse der Erde auf einem weit aussen liegenden Orbit vermag tatsächlich die seltsamen Bahnen von Sedna und ihren Geschwistern zu erklären.

Damit war die Jagd auf Planet Nummer neun eröffnet – aber wo am Himmel sollten die Astronomen suchen? Die Simulationen lieferten zwar einen Streifen am Himmel als wahrscheinliche Region, in der Planet neun seine Bahn ziehen müsste – aber dieser Streifen war viel zu breit, um ihn vollständig abzusuchen. Hilfe kam Anfang dieses Jahres aus einer unerwarteten Ecke: Matthew Holman und Matthew Payne vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics im US-amerikanischen Universitätsstädtchen Cambridge präsentierten die bislang detaillierteste Untersuchung von Bahnstörungen der Raumsonde Cassini, die seit 2004 den Planeten Saturn umkreist. Das Ergebnis: Zwei Streifen am Himmel, in denen sich ein Planet mit etwa der zehnfachen Masse der Erde aufhalten müsste, um mit seiner Schwerkraft die beobachteten Störungen in Cassinis Orbit zu verursachen.

Dann kombinierten die beiden Forscher ihr Ergebnis mit dem Befund von Brown und Batygin. «Beides zusammen liefert uns ein dickes Kreuz am Himmel», sagt Payne – ein Kreuz, das die wahrscheinlichste Region für Planet Neun markiert. Zwar hat die so ermittelte Himmelsregion immer noch einen Durchmesser von 40 Grad – mehr als das Zehntausendfache der Fläche des Vollmonds. Doch das ist ein erheblicher Fortschritt gegenüber dem sich über den ganzen Himmel ziehenden breiten Streifen.

Hilft Zufall weiter?

Vielleicht hilft den Astronomen jetzt der Zufall: Das Kreuz liegt in einer Region, die bereits seit 2013 intensiv mit einem vier Meter grossen Teleskop für den «Dark Energy Survey» beobachtet wird. Das Projekt sammelt zwar Daten über Galaxien und explodierende Sterne, um der geheimnisvollen Dunklen Energie auf die Spur zu kommen, die die Expansion des Kosmos beschleunigt. Doch in den Daten des «Dark Energy Survey» haben die Forscher bereits einige Kleinkörper im Sonnensystem aufgespürt – warum nicht auch Planet Neun.

Allerdings nur, wenn die Schlussfolgerungen aus den winzigen Bahnstörungen Cassinis korrekt sind. Und das ist keineswegs gewiss, ist eine solche Analyse doch mit vielen möglichen Fehlern behaftet. Trujillo und Sheppard setzen deshalb darauf, möglichst viele weitere transneptunische Objekte mit ähnlichen Bahnen wie Sedna aufzuspüren. Denn mit jedem weiteren derartigen Himmelskörper lässt sich der mögliche Aufenthaltsort des planetarischen Störenfrieds weiter einschränken. Inzwischen haben die beiden kosmischen Jäger bereits einen Zehntel des Himmels mit leistungsstarken Teleskopen abgesucht. Wenn die Jagd weiterhin so erfolgreich ist, so Sheppard optimistisch, sollte es keine zwei Jahre mehr dauern, bis Planet Neun erlegt ist.

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