Hubble entdeckt ferne Exo-Version von Planet Nine

Künstlerische Darstellung des Exoplaneten HD 106906 b Copyright: ESA / Hubble, M. Kornmesser, CC BY 4.0
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Künstlerische Darstellung des Exoplaneten HD 106906 b Copyright: ESA / Hubble, M. Kornmesser, CC BY 4.0

Künstlerische Darstellung des Exoplaneten HD 106906 b
Copyright: ESA / Hubble, M. Kornmesser, CC BY 4.0

Berkeley (USA) – Mit dem Weltraumteleskop Hubble haben Astronomen einen sonderbaren Exoplaneten identifiziert, der sich wie der derzeit hitzig gesuchte “Planet Nine” verhält und Hinweise auch auf den hypothetischen neunten Planeten unseres eigenen Sonnensystems liefern könnte.

Wie das Team um Meiji Nguyen von der University of California in Berkeley im „Astronomical Journal.“ (DOI. 10.3847/1538-3881/abc012) berichtet, besitzt der Exoplanet mit der Bezeichnung „HD 106906 b“ etwa 11 Jupiter-Massen und umkreist seine beiden Zentralgestirne – von der Sonne rund 336 Lichtjahre entferntes Doppelsternsystem – auf einer unwahrscheinlichen Umlaufbahn. „Es ist das erste Mal, dass Astronomen die Bewegung eines derart massereichen Jupiter-ähnlichen Planeten messen konnten, der so weit von seinen Wirtssternen und sichtbaren Trümmerscheiben entfernt kreist.“

Tatsächlich wurde der Planet bereits 2013 mit den Magellan-Teleskopen am Las Campanas-Observatorium in der chilenischen Atacama-Wüste entdeckt. Allerdings war die Umlaufbahn des Planeten damals noch unbekannt. Erst mit „Hubble“ waren nun sehr genaue Messungen der Bewegung des Planeten über 14 Jahre hinweg möglich.

Wie die europäische Raumfahrtagentur ESA erläutert, umkreist der Planet seine beiden hellen und vergleichsweise jungen Wirtssterne in mehr als der 730-fachen Entfernung von Erde und Sonne. Dieser Umstand machte es enorm schwierig, die rund 15.000 Jahre lange Umlaufbahn in derart kurzen Zeitspanne mit den Hubble-Beobachtungen zu bestimmen.

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Aufgrund der nur schwach auf ihn wirkenden Anziehungskraft kriecht der Planet regelrecht entlang seiner Umlaufbahn und seine beiden Sterne. Zudem zeigen die Beobachtungen, dass die entfernte Welt eine extreme Umlaufbahn hat, die sehr geneigt, länglich und außerhalb einer staubigen Trümmerscheibe liegt, die die beiden Wirtssterne des Exoplaneten umgibt.

„Um zu verstehen, warum das seltsam ist, können wir einfach unser eigenes Sonnensystem betrachten und feststellen, dass alle Planeten ungefähr in derselben Ebene liegen”, so Nguyen und führt dazu weiter aus: “Es wäre bizarr, wenn Jupiter beispielsweise nur um 30 Grad gegenüber der Planetenebene geneigt wäre, in der jeder andere Planet umkreist. Die Beobachtung wirft nun zahlreiche Fragen auf, etwa die, wie HD 106906 b so weit draußen auf einer so stark geneigten Umlaufbahn gelandet ist.“

Die vorherrschende Theorie, um zu erklären, wie der Exoplanet zu einer derart entfernten und seltsam geneigten Umlaufbahn kam, ist die, wonach er ursprünglich viel näher an seinen Sternen entstanden ist – ungefähr dreimal so weit wie unsere Erde von der Sonne entfernt ist. Der Widerstand innerhalb der Gasscheibe des Systems führte jedoch dazu, dass die Umlaufbahn des Planeten zerfiel und er gezwungen war, nach innen zu seinen Wirtssternen zu wandern. Hier warfen die Gravitationskräfte der wirbelnden Zwillingssterne ihn dann auf eine stark exzentrische Umlaufbahn, die ihn fast aus dem System in die Leere des interstellaren Raums warf. Diesem „Rauswurf“ kam dann aber ein Stern ganz in der Nähe dieses Systems in die Quere, dessen Schwerkraftwechselwirkung die Umlaufbahn des Planeten stabilisierte und so verhinderte, dass er sein Heimatsystem verließ.

Kandidaten für derart passierende Sterne konnten zuvor mithilfe präziser Entfernungs- und Bewegungsmessungen des Gaia-Vermessungssatelliten der europäischen Weltraumorganisation identifiziert werden.

„Dieses Szenario zur Erklärung der bizarren Umlaufbahn von HD 106906 b ähnelt in gewisser Weise dem, was dazu geführt haben könnte, dass der hypothetische Planet Neun in den äußeren Bereichen unseres eigenen Sonnensystems jenseits des Kuipergürtels gelandet ist“, erläutern die Forschenden. „Planet Neun könnte im inneren Sonnensystem entstanden und dann durch Interaktionen mit Jupiter nach draußen katapultiert worden sein. Allerdings hätte Jupiter Planet Neun sehr wahrscheinlich weit über Pluto hinausgeschleudert.“ Auch im Falle von ‚Planet Nine‘ könnten passierende Sterne den Planeten dann möglicherweise stabilisiert haben.

Hintergrund: Planet Nine
Jenseits der Umlaufbahn des Neptun liegt der Kuiper-Gürtel, der aus kleinen Körpern aus der Zeit der Entstehung unseres Sonnensystems besteht. Neptun und die Riesenplaneten beeinflussen gravitativ die Objekte im Kuiper-Gürtel und darüber hinaus, die gemeinsam als Trans-Neptunian Objects, also als transneptunische Objekte (TNOs) bekannt sind, und die die Sonne auf nahezu kreisförmigen Bahnen umkreisen.

Bahndiagramme von 9 transneptunischen Objekten, deren Bahn von Planet Nine beeinflusst sein könnte.
Copyright: Tomruen (via WikimediaCommons) CC BY-SA 4.0

Allerdings haben Astronomen einige mysteriöse Ausreißer entdeckt. Seit 2003 wurden rund 30 TNOs auf stark elliptischen Umlaufbahnen entdeckt: Sie heben sich von den anderen TNOs dadurch ab, dass sie im Durchschnitt die gleiche räumliche Orientierung haben. Diese Art von Clustering lässt sich nicht durch die bislang bekannte Architektur des Sonnensystems mit den acht bekannten Planeten erklären und führte zu verschiedenen Hypothesen, laut derer die ungewöhnlichen Bahnen durch die Existenz eines noch unbekannten neunten Planeten beeinflusst werden könnten.

Obwohl erstmals der Astronom Scott C. Sheppard die Idee von einem weiteren großen Planeten im Sonnensystem beschrieb, wurde die Theorie erst durch die Ausführungen dazu von Mike Brown und Konstantin Batygin bekannt. Auf der Grundlage neuster Berechnungen gehen Brown und Batygin davon aus, dass Planet Nine eine Masse von rund fünf Erdenmassen und eine Umlaufbahhalbachse nur von 400 Astronomischen Einheiten (AE = Abstand Erde-Sonne) besitzt. (Zuvor waren  davon ausgegangen, dass P9 etwa 10 Erdenmassen auf die Wage bringen könnte und die Sonne 20 mal weiter als Neptun umkreise, was eine Halbachse von etwa 700 AE entsprechen würde. Damit wäre der Planet nicht nur kleiner und der Sonne deutlich näher, sondern auch gleichzeitig heller als lange Zeit gedacht (…GreWi berichtete).

“Es ist fast so, als betrachteten wir eine Zeitmaschine für unser eigenes Sonnensystem, die 4,6 Milliarden Jahre zurückblickt, um zu sehen, was passiert sein könnte, als unser junges Sonnensystem dynamisch aktiv war und alles in ihm herumgeschubst und neu angeordnet wurde”, erklärte Teammitglied Paul Kalas, ebenfalls von der Universität of California in Berkeley.

Allerdings gilt weiterhin: Bislang haben Astronomen nur Indizien für die Existenz von Planet Neun, den Planeten selbst aber noch nicht direkt gefunden: Eine Ansammlung kleiner Himmelskörper jenseits von Neptun, die sich im Vergleich zum Rest des Sonnensystems in ungewöhnlichen Bahnen bewegen, legt für einige Astronomen nahe, dass diese Objekte durch die Anziehungskraft eines riesigen Planeten zusammengehalten werden. Eine alternative Hypothese ist, dass es keinen einzigen riesigen Störer gibt, sondern dass das Ungleichgewicht auf den kombinierten Gravitationseinfluss von viel kleineren Objekten zurückzuführen ist.

“Trotz des bisher fehlenden Nachweises von Planet Nine kann die Umlaufbahn des Planeten aufgrund seiner Auswirkungen auf die verschiedenen Objekte im äußeren Sonnensystem abgeleitet werden”, erklärte Teammitglied Robert De Rosa vom Europäischen Südsternwarte (ESO) in Santiago de Chile und ebenfalls Autor der Studie. “Dies legt nahe, dass ein Planet, wenn er tatsächlich für das verantwortlich war, was wir in den Umlaufbahnen transneptunischer Objekte beobachten, eine exzentrische Umlaufbahn haben sollte, die relativ zur Ebene des Sonnensystems geneigt ist. Diese Vorhersage der Umlaufbahn von Planet Neun ähnelt derjenigen, die wir bei HD 106906 b sehen.”

Zukünftig soll das System mit dem für das kommende Jahr geplanten „James Webb-Weltraumteleskop“ (JWST) von NASA, ESA und CSA erforscht werden, um das System des Planeten besser zu verstehen. Die Astronomen wollen unter anderem wissen, wo und wie sich der Planet gebildet hat und ob der Planet ein eigenes Trümmersystem um sich hat. “Es gibt noch viele offene Fragen zu diesem System”, fügte De Rosa hinzu. “Zum Beispiel wissen wir noch nicht, wo oder wie sich der Planet gebildet hat. Obwohl wir die erste Messung der Orbitalbewegung durchgeführt haben, gibt es immer noch große Unsicherheiten hinsichtlich der verschiedenen Orbitalparameter. Es ist wahrscheinlich, dass sowohl Beobachter als auch Theoretiker das System HD 106906 gleichermaßen untersuchen werden, um so die vielen Geheimnisse dieses bemerkenswerten Planetensystems zu lüften.“




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Quelle: ESA

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