Ist der 9. Planet eine Supererde?

Weltweit suchen Astronomen nach einem neuen Planeten, der ähnlich wie Uranus oder Neptun sein soll. Foto: Keystone

Weltweit fahnden Astronomen seit einigen Jahren intensiv nach einem 9. Planeten. Er soll weit jenseits von Neptun seine Bahn ziehen. Während einige Forscher nun neue Hinweise für dessen Existenz liefern, vermuten an­dere Astronomen, der gesuchte Himmelskörper könnte auch ein Mythos sein.

Eine ähnliche Situation gab es schon einmal, und zwar nachdem William Herschel 1781 den 7. Planeten Uranus entdeckt hatte. Dessen Bahnkurve um die Sonne entsprach nicht exakt den Erwartungen. Astronomen spekulierten daher über die Existenz eines weiteren, 8. Planeten, der die Bewegung von Uranus durch seine Schwerkraft beeinflusst. Berechnungen, insbesondere des französischen Astronomen Urbain Le Verrier, liessen vermuten, wo sich der unbekannte Planet aufhalten könnte. Und tatsächlich wurde der später Neptun genannte Himmelskörper gemäss Le Verriers An­gaben 1846 vom deutschen Astronomen Johann Galle entdeckt.

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Nun haben Astronomen erneut den Eindruck, dass am Rande des Sonnensystems etwas nicht mit rechten Dingen zugeht. Jenseits von Neptun entdeckten sie in den letzten zwei Jahrzehnten Zwergplaneten, deren stark in die Länge gezogene Umlaufbahn um die Sonne auffällig in dieselbe Richtung weist – sie haben quasi Schlagseite. Dank immer sensiblerer Teleskope kamen mehr als 30 dieser extrem transneptunischen Objekte (Etnos) zum Vorschein.

Natürlich könnte deren Schlagseite per Zufall entstanden sein, etwa durch einen Stern, der einst nahe an der Sonne vorbeiflog. Sehr wahrscheinlich ist das allerdings nicht. Denn im Laufe einiger Hundert Millionen Jahre sollten sich die Etnos durch den Einfluss der anderen Planeten wieder gleichmässiger verteilt haben.

Ausgleich für die Unwucht

Langfristig stabil wäre die Unwucht der Etnos indes unter dem Einfluss einer weiteren gravi­tativen Kraft: Ähnlich wie die Bleigewichte an einer Autofelge könnte ein grosser, neunter Planet die schiefen Bahnen der vielen kleinen Etnos ausgleichen. 2012 brachte der Astronom Rodney Gomes vom National Observatory of Brazil in Rio de Janeiro erstmals einen 9. Planeten als Erklärung ins Spiel. Und spätestens seit Konstantin Batygin und Mike Brown vom California In­stitute of Technology 2016 das ebenfalls taten, kochte das Thema in der Fachwelt hoch. Immerhin ist Brown jener Astronom, der den einstigen Planeten Pluto zu einem Zwergplaneten degradiert hatte.

Gemäss Batygin und Brown hätte der 9. Planet in etwa die zehnfache Masse der Erde – wäre also von der gleichen Grössenordnung wie die Eisriesen Uranus und Neptun – und würde die Sonne alle 10'000 bis 20'000 Jahre umrunden.

Nun legen die beiden Astronomen nach. In einer Publikation versuchen sie, eine Kritik an ihrem Vorschlag auszuräumen. Im Juli 2017 wiesen Forscher um Cory Shankman von der kanadischen University of Victoria darauf hin, dass die Schlagseite der Etnos eine Art optische Täuschung sein könnte, verursacht durch einen einseitigen Blickwinkel der Teleskope. «Diese Etnos sind nicht so leicht zu entdecken», sagt Christoph Mordasini vom Physikalischen Institut der Universität Bern, der nicht an den Studien beteiligt ist. Es wäre möglich, dass die Bahn­ellipsen der Etnos in Wahrheit völlig gleichmässig in alle Himmelsrichtungen verteilt sind, die Beobachtungen aber nur eine ausgewählte Teilmenge davon ans Tageslicht gebracht hätten. Mithin wäre ein 9. Planet überflüssig.

Planet 9 wäre das fehlende Glied bei der Entstehung der Planeten im Sonnensystem.

In ihrer kürzlich im «Astronomical Journal» veröffentlichten Studie berechnen Brown und Batygin die Wahrscheinlichkeit dafür, dass es sich tatsächlich nur um eine Art optische Täuschung handelt, als 1 zu 500. «Auch wenn diese Analyse nichts darüber aussagt, ob der Planet 9 wirklich existiert, deutet sie doch an, dass die Hypothese auf einem soliden Fundament ruht», sagt Brown. Ausgeräumt ist die These, es handle sich um eine optische Täuschung, laut Mordasini damit aber noch nicht.

In einer zweiten mit Kollegen von der University of Michigan in Ann Arbor verfassten Publikation präsentieren Brown und Batygin das Resultat von Computersimulationen und fassen den Stand des Wissens zusammen. Demnach wäre der unbekannte 9. Planet kleiner, näher bei der Sonne und heller als bislang gedacht. Statt rund zehn Erdmassen brächte er nur deren fünf auf die Waage und wäre mithin kein direkter Verwandter des Eisriesen Neptun, sondern eine Supererde.

«In der letzten Dekade hat die Untersuchung von Exoplaneten gezeigt, dass Planeten dieser Grösse sehr häufig um sonnenähnliche Sterne kreisen», sagt Co-Autor Batygin. In unserem Sonnensystem gebe es jedoch keine Supererde. Der Planet 9 wäre daher «das fehlende Glied bei der Entstehung der Planeten im Sonnensystem».

Kleinere Version von Neptun

Was die Interpretation als Supererde betrifft, ist Mordasini vorsichtig. Von der Masse her würde das zwar passen. «Aber für ein Objekt so weit draussen im Sonnensystem halte ich es für unwahrscheinlich, dass es eine erdähnliche Zusammensetzung hat. Eher vermute ich, dass es eine kleinere Version von Uranus und Neptun wäre, also essenziell ein Körper mit viel Eis.»

Unklar ist laut Mordasini auch, ob der Planet nun einfacher zu beobachten sein sollte als zunächst gedacht. Denn einerseits ist er kleiner und daher schwieriger zu beobachten. Andererseits sollte er etwas näher an der Sonne sein als ursprünglich postuliert und daher heller. «Eine detaillierte Rechnung wäre nötig, um zu entscheiden, welcher Effekt überwiegt.»

Deutlich massiver als bisher gedacht

Eine ebenfalls kürzlich publizierte Studie verkompliziert die Situation noch weiter. Die beiden Astronomen Antranik Sefilian von der britischen University of Cambridge und Jihad Touma von der American University of Beirut im Libanon haben berechnet, dass ein leicht exzentrischer Ring aus kleinen, eisigen Objekten jenseits von Neptun die verschobenen Bahnellipsen der Etnos ebenfalls erklären könnte. Dieser Schutt-Ring, genannt Kuiper-Gürtel, besteht aus Brocken, die bei der Bildung der Planeten im jungen Sonnensystem übrig geblieben sind.

Allerdings müsste der Schutt-Ring deutlich massiver sein als bisher gedacht. Frühere Abschätzungen legten nahe, dass alle Objekte im Kuiper-Gürtel zusammen gerade mal ein Zehntel der Erdmasse auf die Waage bringen. Um die Unwucht der Etnos auszugleichen, müsste er bis zu zehnmal so schwer sein wie die Erde.

Mordasini hält diese Erklärung für «interessant», vor allem, weil solche Schutt-Ringe in vielen anderen Sonnensystemen entdeckt wurden. «Auch die postulierte Masse scheint mir plausibel.» Carlos de la Fuente Marcos von der Universität Madrid meint jedoch, es sei unmöglich, diesen Schutt-Ring mit gegenwärtigen Teleskopen zu bestätigen. Zudem schliesse dieses Szenario die Existenz eines oder gar mehrerer zusätzlicher Planeten nicht aus.

9. Planet und Schutt-Ring

Letztlich geben sich auch Sefilian und Touma versöhnlich bezüglich Hypothese eines weiteren Planeten. «Es ist möglich, dass beide Dinge wahr sind – es könnte einen massiven Ring und einen 9. Planeten geben», sagt Sefilian. Die simultane Wirkung beider Elemente könne sicherstellen, dass wirklich alle Etnos auf stabilen Bahnen laufen, egal wie ausgefallen diese Bahnen auch seien. Umgekehrt könne man aber auch sagen, ein massiver Kuiper-Gürtel in geeigneter Form sei in der Lage, selbst Etnos zu stabilisieren, deren Bahnkurve sich allein durch einen 9. Planeten nur schwer erklären lasse.

De la Fuente Marcos jedenfalls wertet die zunehmenden Hinweise als klare Argumente für die Existenz eines oder gar mehrerer Planeten. Alle Zweifel daran ausräumen würde allerdings erst ein direkter Nachweis. Um das von ihm reflektierte Licht einzufangen, kommt derzeit unter anderem das Teleskop Pan-Starrs (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) auf Hawaii zum Einsatz. Ab 2023 sollte auch das Large Synoptic Survey Telescope (LSST) in Chile zur Verfügung stehen. «Es verfügt über einen sehr grossen Blickwinkel», sagt Mordasini. «Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, einen Planeten zu finden, von dem man nicht genau weiss, wo er sich aufhält.»

Erstellt: 18.03.2019, 18:58 Uhr