Unser geheimer Planet

Bild: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Dank neuer Belege für einen Eisriesen jenseits des Pluto-Orbits suchen Astronomen nun mit einer Vielzahl von Teleskopen nach Planet Neun

Armer Pluto! Der frühere neunte Planet wurde vor nunmehr zehn Jahren offiziell zum Zwergplaneten degradiert. Schuld daran war die Entdeckung von Eris (ebenfalls ein Zwergplanet) im Jahr 2005. Eris kreiste damals weiter draußen um die Sonne als sein Nachbar und wurde als größerer der beiden Himmelskörper eingestuft. Dies führte zu einer lebhaften Diskussion darüber, was eigentlich einen Planeten ausmacht: War Pluto einer, dann musste das auch für Eris gelten. Daher wurde Pluto im August 2006 zum ersten Vertreter der neuen Zwergplaneten-Kategorie erklärt.

Dass der Club der Planeten nun doch neun Mitglieder haben dürfte, macht die Sache für Pluto schlimmer. Eine seltsame Korrelation zwischen weit entfernten Welten weist nämlich auf einen noch geheimen Planeten im Sonnensystem hin - den wahren Planeten Neun. Die ersten Anhaltspunkte tauchten 2012 auf, als der Astronom Scott Sheppard von der Carnegie Institution for Science in Washington D. C. ein neues Objekt im äußeren Sonnensystem entdeckte, viel weiter draußen als Pluto. Sheppard gab dem Himmelskörper mit der offiziellen Bezeichnung 2012 VP113 den Spitznamen Biden, nach dem US-Vizepräsidenten (VP). 2014 hatte Sheppard seine Umlaufbahn ermittelt und eine erstaunliche Ähnlichkeit mit der von Sedna - einem anderen weit entfernten Himmelskörper - festgestellt: Die Winkel, mit denen Biden und Sedna ihren jeweils sonnennächsten Punkt erreichten, schienen übereinzustimmen. Da man den Zwergplaneten ursprünglich beliebige Orbits unterstellt hatte, war das verdächtig und musste einen Grund haben.

Außerdem musste diese Ursache nach wie vor existieren, "ansonsten wären die Orbits mit der Zeit wieder voneinander abgewichen", sagt Sheppard. "Die einzig plausible Erklärung dafür ist ein weiterer Planet." Dessen Anziehungskraft würde nämlich die Umlaufbahnen der beiden Himmelskörper beeinflussen. Dazu müsste der noch unsichtbare Planet 10- bis 15-fache Erdmasse haben, was ihn zu einem "Mini-Neptun" machen würde.

Aus der Beobachtung zweier Objekte allein konnte man aber noch keine konkreten Rückschlüsse ziehen. Im Januar dieses Jahres wurden daher vier weitere transneptunische Welten in die Berechnungen einbezogen. Kurz darauf machte der potenzielle Planet Neun weltweit Schlagzeilen, weil auch die Umlaufbahnen dieser vier Objekte ähnliche Eigenschaften aufwiesen wie die von Sedna und Biden. Laut dem Astronomen Mike Brown - der Eris entdeckte und sich als "Pluto-Killer" bezeichnet - liegt die Wahrscheinlichkeit für einen reinen Zufall bei 0,007 Prozent.

Grafik: Space

Es wäre nicht das erste Mal, dass wir einen neuen Planeten finden, indem wir dessen Auswirkungen auf andere Objekte im Sonnensystem bemerken. Genau so wurde 1846 der Neptun entdeckt: Den Astro­no­men waren Eigentümlichkeiten im Uranus-Orbit aufgefallen, die sie zur korrekten Schlussfolgerung veranlassten, dass daran die Anziehungskraft eines weiter entfernten Planeten schuld sein müsse. Als man mit Teleskopen die Himmelsregion beobachtete, in der man ihn vermutete, war Neptun bald gefunden.

Planet Neun wird allerdings nicht so einfach aufzuspüren sein. "Wir müssen ein sehr großes Himmels­areal überprüfen", sagt Professor Andrew Coates vom Mullard Space Science Laboratory am University College London (UCL). Das liegt daran, dass der neue Planet vermutlich in unglaublich großer Entfernung um die Sonne kreist: Schätzungen zufolge soll er 10.000 bis 20.000 Jahre für einen einzigen Umlauf benötigen und circa 700-mal weiter von der Sonne entfernt sein als die Erde - oder circa 20-mal weiter als Pluto. Da reflektiertes Sonnenlicht mit zunehmender Entfernung schwächer wird, wird es wohl nicht einfach sein, ihn zu beobachten. "Es kommt auch darauf an, woraus seine Oberfläche besteht", merkt Sheppard an. Auch Andrew Coates meint, dass es sich um einen "unglaublich dunklen" Planeten handeln müsse.

Könnten Astronomen die derzeitige Position von Planet Neun auf seinem weiten Orbit wenigstens ungefähr bestimmen, wäre das eine große Hilfe. Entfernungen innerhalb des Sonnensystems werden in Astronomischen Einheiten (AE) angegeben, wobei eine AE die Entfernung von der Erde zur Sonne ist. Auf seiner stark elliptischen Umlaufbahn dürfte sich der neue Planet der Sonne bis auf 200 AE nähern; am sechsmal so weit entfernten sonnenfernsten Punkt leuchtet er garantiert extrem schwach.

Man konnte die Suche bereits eingrenzen. "Derzeit ist er sicher weiter als 500 AE entfernt", sagt Sheppard. Diese Zahl wurde durch Daten der Cassini-Mis­sion im Saturnorbit bestimmt. In den zehn Jahren, die Cassini nun schon dort ist, hätten die Wissenschaftler die Anziehungskraft von Planet Neun bemerken müssen, wenn er in Sonnennähe wäre. In Anbetracht der großen zu durchsuchenden Himmelsregion erhöhen sich die Chancen einer Entdeckung bereits, wenn man manche Areale ausschließen kann. Die Juno-Mission, die noch dieses Jahr zum Jupiter starten wird, soll daher ähnliche Messungen anstellen.

Bild: Caltech/R. Hurt (IPAC)

Geht man von der Annahme aus, dass Planet Neun derzeit zwischen 500 AE und seinem sonnenfernsten Punkt kreist, wäre es laut Sheppard "mit unserer derzeitigen Technik gerade noch möglich, ihn aufzuspüren - und das wird uns in den nächsten paar Jahren auch gelingen." Bleibt diese Suche erfolglos und wir haben den geheimnisvollen Himmelskörper bis zum Beginn des kommenden Jahrzehnts noch nicht entdeckt, dann bietet das derzeit im Bau befindliche Large Synoptic Survey Telescope (LSST) eine vielversprechende Perspektive. Mit seinem tennisplatzgroßen Spiegel und einer Kamera mit 3,2 Milliarden Pixel Auflösung sollte es Planet Neun im ersten Betriebsjahr aufspüren können. Ein einzelnes Foto des Teleskops wird ein Areal abdecken, das so groß ist wie 40 Vollmonde.

Nach der Entdeckung des Planeten wird man nicht nur die Lehrbücher (wieder einmal) umschreiben müssen, sondern auch mehr über die Entstehung des Sonnensystems wissen. Derzeit hält sich die Forschung an das Nizza-Modell - benannt nach der französischen Stadt, in der es erstellt wurde. Es beruht auf Computersimulationen, die das Verhalten der Riesenplaneten in ihrer Frühzeit - bevor sie in die jetzigen Umlaufbahnen einschwenkten - nachstellen. Da die Simulation von nur vier Gasriesen ausgeht, liefert sie als Endergebnis aber nur selten die heutige Planetenkonstellation. Um die Berechnungen zu verbessern, bauten die Wissenschaftler einen fünften Riesenplaneten in die Simulation ein - und siehe da, die Resultate passten viel häufiger zum aktuellen Stand der Dinge im Sonnensystem. Das Problem war nur, dass wir bislang keine fünf realen Riesenplaneten hatten. Das könnte sich bald ändern. "Planet Neun könnte der Kern eines Riesenplaneten sein, der aus dem inneren Sonnensystem herausgeschleudert wurde", sagt Coates. Sollten wir diesen Überrest aus der chaotischen Frühzeit des Systems entdecken, dann ließen sich dadurch auch die Modelle über die Entstehung unserer kosmischen Nachbarschaft verbessern.

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Aber Vorsicht: Es wäre nicht das erste Mal, dass Astronomen einen neuen Planeten im Sonnensystem vorhersagen - und diese Theorie später zurückziehen. Man hat auch schon vermutet, dass es zwischen Merkur und Sonne einen Planeten namens "Vulkan" geben müsse, der Unregelmäßigkeiten des Merkurorbits erklärt. Erst die Einsteinsche Relativitätstheorie, die das Verhalten des Merkur auf das extrem starke Schwerkraftfeld der Sonne zurückführte, räumte mit dieser Theorie auf.

In den 1980er Jahren meinte der amerikanische Astronom Robert Harrington, dass ein "Planet X" gewisse Besonderheiten der Uranus- und Neptun-Umlaufbahnen erklären würde. Diese orbitalen Eigenschaften wurden jedoch später uminterpretiert, als man durch den Voyager-Vorbeiflug die Masse der beiden Planeten genauer bestimmen konnte. Auch die Suche nach Planet Neun zeigt uns, dass wir unser Sonnensystem noch längst nicht vollständig erforscht haben - und neue Entdeckungen auf uns warten. "Unser Fachgebiet wird eine Revolution erleben", behauptet Coates. So wurden in den letzten paar Jahren beispielsweise neue Monde um Neptun und Pluto entdeckt, während die Raumsonde New Horizons den ehemaligen neunten Planeten genau kartografierte. Später soll sie in den Kuipergürtel vordringen und dort im Januar 2019 das Objekt 2014 MU69 erreichen.

Mit Sicherheit gibt es an der eisigen Außengrenze des Sonnensystems also noch mehr zu finden - weit jenseits des Pluto.

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