Astronomen ermitteln Wahrscheinlichkeit für ein "Einfang"-Szenario im jungen Sonnensystem Ist Planet 9 ein "gestohlener" Exoplanet? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Astronomen ermitteln Wahrscheinlichkeit für ein "Einfang"-Szenario im jungen Sonnensystem

Ist Planet 9 ein „gestohlener“ Exoplanet?

Der vielleicht existierende PLanet 9 könnte einst von einem fremden Stern ins Sonnensystem übergegangen sein. © Lund University

Ein Fremdling im Sonnensystem? Der mögliche neunte Planet des Sonnensystems könnte ursprünglich von einem anderen Stern stammen, wie neue Simulationen zeigen. Demnach könnte die
Schwerkraft der jungen Sonne den Planeten bei einer engen Begegnung mit einem Nachbarstern eingefangen haben. Wir hätten dann nicht nur einen echten Exoplaneten direkt in unserem Hinterhof, das Szenario könnte auch erklären, warum Planet 9 einen so exotischen Orbit besitzt.

Gibt es tatsächlich einen neunten Planeten im Sonnensystem? Indizien, die Astronomen Anfang 2016 vorstellten sprechen dafür, dass ein etwa neptungroßer Eisriese die Sonne auf einer sehr weit außen liegenden, extrem exzentrischen Umlaufbahn umkreist. Seither suchen Astronomen nicht nur fieberhaft nach diesem Planeten, Forscher versuchen auch mit Hilfe von Simulationen und Modellen herauszufinden, woher dieser Planet 9 stammt und wie er in diese exotische Bahn gelangte.

„Gestohlen“ von fremdem Stern?

Eine der Hypothesen: Die Sonne könnte den neunten Planeten von einem benachbarten Stern sozusagen „gestohlen“ haben. Denn ähnlich wie andere Sterne wurde die Sonne als Teil eines Sternenclusters geboren. Rein theoretisch könnte daher ein Planet eines nahe passierenden jungen Nachbarsterns von der Schwerkraft der Sonne eingefangen und auf seinen jetzigen Orbit gebracht worden sein.

Wie wahrscheinlich ein solches Szenario ist, haben nun Alexander Mustill von der Lund Universität in Schweden und seine Kollegen mit Hilfe von astrophysikalischen Modellen und Simulationen untersucht.

Die Bahnen einiger Kuipergürtel-Objekte (pink) und von Planet 9 © Caltech/ R. Hurt (IPAC)

Enge Begegnungen im Sternencluster

„Ein solches Einfang-Szenario muss drei Bedingungen erfüllen: Die Begegnung muss weiter als 150 astronomische Einheiten entfernt stattgefunden haben, sonst wäre der Kuipergürtel nachhaltig gestört worden, der Planet muss eine mindestens 100 astronomische Einheiten weit außen liegende Umlaufbahn um seinen Ursprungsstern gehabt haben und der Orbit um die Sonne muss zu den physikalischen Gegebenheiten passen“, erklären die Forscher.

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Wie die Simulationen ergaben, ist es durchaus denkbar, dass während der rund 100 Millionen Jahre dauernden Clusterphase der jungen Sonne ein Austausch von Planeten stattfand. Den Berechnungen nach kommt es für sonnenähnliche Sterne in solchen Clustern in fast 80 Prozent der Fälle zu einer nahen Begegnung mit einem Nachbarstern mit weniger als 1.000 AU Abstand.

Erst geschubst, dann „gestohlen“?

Weniger häufig ist allerdings das Vorkommen von neptungroßen Planeten in sehr weiten oder stark exzentrischen Orbits. „Zwar haben Beobachtungen eine Handvoll von massereichen Super-Jupitern in sehr weiten Orbits um junge Sterne enthüllt“, sagen Mustill und seine Kollegen. Kleinere Planeten jedoch entstehen meist durch Akkretion – und dafür gibt es so weit entfernt von ihrem Stern nicht genügend Masse.

Eine Möglichkeit gibt es jedoch: Planet 9 könnte durch Schwerkraft-Wechselwirkungen in seinem Ursprungssystem aus seiner ursprünglich engeren Bahn auf einen stärker exzentrischen und weiteren Orbit geschleudert worden sein. „Planet 9 könnte durch andere Planeten ‚geschubst‘ worden sein“, so Mustill. „Unsere Sonne nutzte dann die Chance und stahl ihn von seinem Heimatstern. Als sie dann den Cluster verließ, blieb Planet 9 im jungen Sonnensystem gefangen.“

Alexander Mustill erklärt, warum Planet 9 ein Exoplanet sein könnte.© Lund University

Nicht unmöglich

Den Berechnungen der Forscher nach summieren sich die Wahrscheinlichkeiten für dieses Szenario zu einem Wert von maximal einem Prozent – nicht gerade viel. Dennoch sei dies noch immer deutlich mehr als die Wahrscheinlichkeiten, die Mike Brown und Konstantin Batygin vom California Institute of Technology in ihren Kalkulationen für eine Sonnensystem-interne Entstehung des Orbits von Planet 9 ermittelt hätten.

Solange Planet 9 nicht gefunden wird, bleiben auch diese Simulationen bloße Theorie. Doch mit der Entwicklung besserer Teleskope könnte man im äußeren Sonnensystem Belege für die extrasolare Herkunft des Planeten finden. Denn wurde er eingefangen, dann muss die solare Schwerkraft auch weitere, kleinere Himmelskörper mitangezogen haben – und sie müssten heute in einem sehr ähnlichen Orbit wie Planet 9 zu finden sein.

“ Es ist schon fast ironisch, dass Astronomen inzwischen Exoplaneten hunderte von Lichtjahren entfernt von uns aufspüren, sich aber einer wahrscheinlich von ihnen in unserem eigenen Hinterhof versteckt“, sagt Mustill. (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 2016; doi: 10.1093/mnrasl/slw075)

(Lund University, 01.06.2016 – NPO)

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