Wo ist Planet 9? Warum Wissenschaftler immer noch nach Plutos Ersatz suchen

By | January 28, 2024

Einige von uns erinnern sich an den 24. August 2006, als wäre es gestern gewesen. Es war der Tag, an dem Pluto aus dem exklusiven „Club der Planeten“ ausgeschlossen wurde.

Ich (Sara) war 11 Jahre alt und meine gesamte Klasse begann die Mittagspause mit dem leidenschaftlichen Singen: „Pluto ist ein Planet“, um gegen die Informationen zu protestieren, die wir gerade erhalten hatten. Es war eine bewegende Darstellung. Damals, 11 Jahre alt, war ich empört – sogar ein wenig untröstlich. Jetzt akzeptiert ein viel älterer Mensch voll und ganz, dass Pluto kein Planet ist.

Wie Sara erinnere ich mich (Rebecca) lebhaft an Plutos Neuzuweisung in den Zwergenstatus. Für mich war es nicht so sehr die Tatsache, dass der Himmelskörper neu klassifiziert wurde. Schließlich handelt es sich hierbei um Wissenschaft, und mit neuem Wissen ändern sich die Dinge. Stattdessen beeindruckte mich die Art und Weise, wie die astronomische Gemeinschaft mit der Öffentlichkeitsarbeit umging.

Sogar berühmte Astronomen, die für ihre öffentlichen Auftritte bekannt sind, sind auf meist unverschämte Erklärungen gestoßen. Es war eine verpasste Chance. Was fälschlicherweise als Herabstufung gemeldet wurde, war die Entdeckung interessanter neuer Mitglieder unseres Sonnensystems, von denen Pluto der erste war.

Das Gute daran ist, dass Astronomen jetzt eine bessere Medienunterstützung haben und es eine Menge erstaunlicher wissenschaftlicher Erkenntnisse gibt, denen man folgen kann. Lassen Sie uns durchgehen, was Sie möglicherweise übersehen haben.

Ein Rückblick auf einen schockierenden Abstieg

Ein Foto von Pluto aus dem Jahr 2015.

NASA/Getty Images

Plutos Schicksal wurde mit ziemlicher Sicherheit an dem Tag besiegelt, an dem Eris im Jahr 2005 entdeckt wurde. Wie Pluto umkreist Eris die Randgebiete unseres Sonnensystems. Obwohl er einen kleineren Radius als Pluto hat, hat er mehr Masse.

Astronomen kamen zu dem Schluss, dass die Entdeckung von Objekten wie Pluto und Eris nur dann häufiger werden würde, wenn unsere Teleskope leistungsfähiger würden. Sie hatten Recht. Heute sind im Sonnensystem fünf Zwergplaneten bekannt.

Die Bedingungen für die Klassifizierung eines „Planeten“ im Gegensatz zu einem „Zwergplaneten“ wurden von der Internationalen Astronomischen Union festgelegt. Um es kurz zu machen: Pluto wurde 2006 nicht ins Visier genommen. Er erfüllte einfach nicht alle drei Kriterien für einen vollständigen Planeten:

  1. muss einen Stern umkreisen (in unserem Sonnensystem wäre dies die Sonne)
  2. muss so groß sein, dass die Schwerkraft es zu einer Kugelform zwingt
  3. Es muss groß genug sein, dass seine eigene Schwerkraft alle anderen Objekte ähnlicher Größe in der Nähe seiner Umlaufbahn vernichtet.

Das dritte Kriterium war der Fall von Pluto. Der benachbarte Bereich wurde nicht von anderen Objekten gereinigt.

Ist unser Sonnensystem also dazu bestimmt, nur acht Planeten zu haben? Nicht unbedingt. Möglicherweise wartet noch ein anderer darauf, gefunden zu werden.

Gibt es da draußen einen Planet Neun?

Kleine Körper am Rande unseres Sonnensystems sind für uns im Wesentlichen unsichtbar – aber neue Techniken und fortschrittliche Technologien ändern dies.

NASA/Jasmin Moghbeli

Mit der Entdeckung neuer und entfernter Zwergplaneten erkannten Astronomen schließlich, dass die Bewegungen der Zwergplaneten um die Sonne nicht genau übereinstimmten.

Mithilfe komplizierter Supercomputersimulationen können wir modellieren, wie Gravitationswechselwirkungen in einer komplexen Umgebung wie unserem Sonnensystem auftreten würden.

Im Jahr 2016 kamen die Astronomen Konstantin Batygin und Mike Brown vom California Institute of Technology nach der Modellierung der Zwergplaneten und ihrer beobachteten Flugbahnen zu dem Schluss, dass es mathematisch gesehen einen neunten Planeten da draußen geben sollte.

Ihre Modellierung ergab, dass dieser Planet etwa die zehnfache Masse der Erde haben und sich etwa 90 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt befinden müsste (etwa 15-mal weiter entfernt als Pluto). Das ist eine ziemlich gewagte Behauptung, und einige bleiben skeptisch.

Es kann davon ausgegangen werden, dass sich leicht feststellen lässt, ob ein solcher Planet existiert. Richten Sie einfach ein Teleskop auf die Stelle, an der Sie sich zu befinden glauben, und schauen Sie, nicht wahr? Wenn wir Galaxien sehen können, die Milliarden von Lichtjahren entfernt sind, sollten wir dann nicht in der Lage sein, einen neunten Planeten in unserem eigenen Sonnensystem zu entdecken?

Es kann nur ein paar Jahre dauern, bis wir wissen, was sich direkt außerhalb unserer planetaren Nachbarschaft verbirgt.

Nun, die Frage liegt darin, wie (nicht) hell dieser theoretische Planet wäre. Nach besten Schätzungen liegt es an der Tiefengrenze der größten Teleskope der Erde. Mit anderen Worten: Er könnte 600-mal schwächer sein als Pluto.

Das andere Problem ist, dass wir nicht genau wissen, wo wir suchen sollen. Unser Sonnensystem ist Wirklich groß, und es würde viel Zeit in Anspruch nehmen, die gesamte Himmelsregion abzudecken, in der Planet Neun verborgen sein könnte. Erschwerend kommt hinzu, dass es jedes Jahr nur ein kleines Zeitfenster gibt, in dem die Bedingungen für diese Forschung geeignet sind.

Das hält uns jedoch nicht davon ab, nachzuschauen. Im Jahr 2021 veröffentlichte ein Team des Atacama Cosmological Telescope (ein Millimeterwellen-Radioteleskop) die Ergebnisse seiner Suche nach der Bewegung eines neunten Planeten am Rande des Sonnensystems.

Obwohl sie die Existenz nicht bestätigen konnten, stellten sie zehn Kandidaten für die weitere Nachverfolgung zur Verfügung. Es kann nur ein paar Jahre dauern, bis wir wissen, was sich direkt außerhalb unserer planetaren Nachbarschaft verbirgt.

ACT liegt auf einer Höhe von 5.190 Metern in der chilenischen Atacama-Wüste. Hier trägt der Mangel an atmosphärischem Wasserdampf dazu bei, Ihre Genauigkeit zu erhöhen.

NIST/ACT-Zusammenarbeit

Exoplaneten finden

Obwohl wir über Teleskope verfügen, die Galaxien aus den frühesten Jahren des Universums sichtbar machen können, können wir immer noch keine direkten und einfachen Bilder von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, auch Exoplaneten genannt, erhalten.

Der Grund liegt in der Grundlagenphysik. Planeten emittieren Licht mit sehr schwachen roten Wellenlängen, sodass wir sie nur dann deutlich sehen können, wenn sie das Licht ihres Sterns reflektieren. Je weiter ein Planet von seinem Stern entfernt ist, desto schwieriger ist er zu sehen.

Den Astronomen war klar, dass sie andere Wege finden mussten, um in fremden Sternensystemen nach Planeten zu suchen. Bevor Pluto neu klassifiziert wurde, hatten sie bereits den ersten Exoplaneten, 51 Pegasi B, mithilfe einer Radialgeschwindigkeitsmethode entdeckt.

Diese Gasriesenwelt ist groß genug und nah genug an ihrem Stern, dass die Gravitationswechselwirkung zwischen den beiden von der Erde aus nachgewiesen werden kann. Allerdings ist diese Methode zur Erkundung der Erdoberfläche mühsam und herausfordernd.

Deshalb haben Astronomen eine andere Möglichkeit entwickelt, Exoplaneten zu finden: die Transitmethode. Wenn Merkur oder Venus vor der Sonne vorbeiziehen, blockieren sie eine kleine Menge Sonnenlicht. Mit leistungsstarken Teleskopen können wir dieses Phänomen auch in entfernten Sternensystemen suchen.

Im August machte das TESS-Teleskop dieses Foto der Großen Magellanschen Wolke (rechts) und des hellen Sterns R Doradus (links).

NASA/MIT/TESS

Wir tun dies mit dem Kepler-Weltraumteleskop und dem Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Beide haben Zehntausende Sterne beobachtet und Tausende neue Planeten entdeckt – Dutzende davon sind etwa so groß wie die Erde.

Aber diese Observatorien können uns nur sagen, wie groß ein Planet ist und wie weit er von seinem Stern entfernt ist. Sie können uns nicht sagen, ob ein Planet Leben beherbergen kann. Dazu bräuchten wir das James Webb-Weltraumteleskop.

Auf der Suche nach Leben

Das James Webb Space Telescope (JWST) hat gerade seine ersten anderthalb Jahre wissenschaftlicher Tätigkeit hinter sich. Zu seinen zahlreichen Errungenschaften gehört der Nachweis von Molekülen in der Atmosphäre von Exoplaneten, eine Leistung, die durch die Transitmethode ermöglicht wurde.

Einer dieser Exoplaneten, WASP-17, ist auch als „heißer Jupiter“ bekannt. Es sieht aus, als wäre es von der Seite eines Science-Fiction-Romans gerissen worden, mit Hinweisen auf Quarz-Nanokristalle in seinen Wolken.

Unterdessen zeigt die Supererde K2-18b (eine Kepler-Entdeckung) Anzeichen von Methan und Kohlendioxid. Obwohl solche Entdeckungen überraschend sind, entgeht uns die magische Zutat, die für das Leben notwendig ist: Wasserdampf.

Das Gebiet der Planetenforschung entwickelt sich weiter und das Jahr 2024 sieht vielversprechend aus. Vielleicht wird JWST endlich Anzeichen von Wasserdampf in der Atmosphäre eines Exoplaneten erzeugen. Wer weiß, vielleicht haben wir sogar einen neunten Planeten, der uns alle überrascht und die Lücke füllt, die Pluto hinterlassen hat.

Seien Sie gespannt auf die spannende Wissenschaft, die noch bevorsteht.

Dieser Artikel wurde ursprünglich in veröffentlicht Die Unterhaltung pro Sara Webb Es ist Rebecca Allen Bei der Technische Universität Swinburne. Lesen Sie hier den Originalartikel.

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