Astronomen sagen, ein Planet in Neptungröße lauert hinter Pluto

Das Sonnensystem scheint einen neuen neunten Planeten zu haben. Heute kündigten zwei Wissenschaftler Beweise dafür an, dass ein Körper, der fast so groß wie Neptun ist – aber noch nicht gesehen – alle 15.000 Jahre die Sonne umkreist. In den Kinderschuhen des Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren, so heißt es, wurde der Riesenplanet aus der planetbildenden Region in der Nähe der Sonne geworfen. Durch Gas verlangsamt, ließ sich der Planet in einer fernen elliptischen Umlaufbahn nieder, in der er noch heute lauert.

Die Behauptung ist die stärkste, die es je auf der jahrhundertelangen Suche nach einem „Planeten X“ jenseits von Neptun gab. Die Suche wurde von weit hergeholten Behauptungen und sogar regelrechter Quacksalberei geplagt. Die neuen Beweise stammen jedoch von zwei angesehenen Planetenwissenschaftlern, Konstantin Batygin und Mike Brown vom California Institute of Technology (Caltech) in Pasadena, die sich auf die unvermeidliche Skepsis mit vorbereitet haben detaillierte Analysen der Umlaufbahnen anderer entfernter Objekte und monatelange Computersimulationen. „Wenn Sie sagen:“ Wir haben Beweise für Planet X „, wird fast jeder Astronom sagen:“ Dies noch einmal? Diese Jungs sind eindeutig verrückt. “Das würde ich auch“, sagt Brown. „Warum ist das anders? Das ist anders, weil wir diesmal Recht haben.“

Externe Wissenschaftler sagen, ihre Berechnungen stapeln sich und drücken eine Mischung aus Vorsicht und Aufregung über das Ergebnis aus.“ Ich könnte mir keine größere Sache vorstellen, wenn – und das ist natürlich ein kühnes „Wenn“ – wenn es stellt sich als richtig heraus “, sagt Gregory Laughlin, ein Planetenwissenschaftler an der University of California (UC) in Santa Cruz. „Was daran aufregend ist, ist erkennbar.“

Batygin und Brown folgerten seine Anwesenheit aus der eigentümlichen Ansammlung von sechs zuvor bekannten Objekten, die über Neptun hinaus kreisen. Sie sagen, es gibt nur eine Wahrscheinlichkeit von 0,007% oder ungefähr eine in 15.000, dass die Häufung ein Zufall sein könnte. Stattdessen, so heißt es, hat ein Planet mit der Masse von 10 Erden die sechs Objekte in ihre seltsamen elliptischen Bahnen geführt, die aus der Ebene des Sonnensystems herausgekippt sind.

Die Umlaufbahn des abgeleiteten Planeten ist ähnlich geneigt und auf Entfernungen ausgedehnt, die frühere Vorstellungen des Sonnensystems explodieren lassen. Die nächste Annäherung an die Sonne ist siebenmal weiter als Neptun oder 200 astronomische Einheiten (AUs) AU ist die Entfernung zwischen Erde und Sonne, ungefähr 150 Millionen Kilometer.) Und Planet X könnte bis zu 600 bis 1200 AU weit über den Kuipergürtel hinaus wandern, die Region kleiner Eiswelten, die am Rand von Neptun ungefähr 30 AU beginnt.

Wenn Planet X da draußen ist, Brown und Batygin s Ja, Astronomen sollten mehr Objekte in verräterischen Bahnen finden, die durch die Anziehungskraft des verborgenen Riesen geformt wurden. Aber Brown weiß, dass niemand wirklich an die Entdeckung glauben wird, bis Planet X selbst in einem Teleskopsucher erscheint. „Bis es eine direkte Erkennung gibt, ist es eine Hypothese – sogar eine möglicherweise sehr gute Hypothese“, sagt er. Das Team hat Zeit für das eine große Teleskop in Hawaii, das für die Suche geeignet ist, und sie hoffen, dass andere Astronomen an der Jagd teilnehmen

Pluto zu töten hat Spaß gemacht, aber das steht über allem anderen.

Batygin und Brown haben das Ergebnis heute im Astronomical Journal veröffentlicht. Alessandro Morbidelli, ein Planetendynamiker am Nice Observatory in Frankreich, hat das Peer Review für das Papier durchgeführt. In einer Erklärung sagte er, Batygin und Brown hätten ein „sehr solides Argument “und dass er„ von der Existenz eines fernen Planeten ziemlich überzeugt ist “.

Für Brown ist es eine ironische Rolle, sich für einen neuen neunten Planeten einzusetzen. Er ist besser als Planetentöter bekannt. Seine Entdeckung von 2005 von Eris, einer abgelegenen eisigen Welt, die fast so groß wie Pluto ist, enthüllte, dass das, was als äußerster Planet angesehen wurde, nur eine von vielen Welten im K war Uiper Riemen. Astronomen klassifizierten Pluto sofort als Zwergplaneten – eine Saga, die Brown in seinem Buch How I Killed Pluto erzählte.

Jetzt hat er sich der jahrhundertealten Suche nach neuen Planeten angeschlossen. Seine Methode, die Existenz von Planet X aus seinen gespenstischen Gravitationseffekten abzuleiten, hat eine respektable Erfolgsbilanz. Beispielsweise sagte der französische Mathematiker Urbain Le Verrier 1846 die Existenz eines riesigen Planeten aufgrund von Unregelmäßigkeiten in der Umlaufbahn des Uranus voraus. Astronomen des Berliner Observatoriums fanden den neuen Planeten Neptun dort, wo er sein sollte, und lösten eine mediale Sensation aus.

Verbleibende Schluckaufe in Uranus ‚Umlaufbahn ließen Wissenschaftler vermuten, dass es noch einen weiteren Planeten geben könnte, und 1906 begann Percival Lowell, ein wohlhabender Tycoon, in seinem neuen Observatorium in Flagstaff, Arizona, mit der Suche nach dem, was er „Planet X“ nannte. 1930 tauchte Pluto auf – aber es war viel zu klein, um Uranus sinnvoll zu zerren.Mehr als ein halbes Jahrhundert später ergaben neue Berechnungen, die auf Messungen des Raumfahrzeugs Voyager basierten, dass die Umlaufbahnen von Uranus und Neptun für sich allein in Ordnung waren: Es wurde kein Planet X benötigt.

Doch der Reiz von Planet X. beharrte. In den 1980er Jahren schlugen Forscher beispielsweise vor, dass ein unsichtbarer brauner Zwergstern durch Auslösen von Kometenfusilladen periodische Auslöschungen auf der Erde verursachen könnte. In den 1990er Jahren beriefen sich Wissenschaftler auf einen Planeten in Jupiter-Größe am Rande des Sonnensystems, um den Ursprung bestimmter seltsamer Kometen zu erklären. Erst letzten Monat gaben Forscher an, das schwache Mikrowellenlicht eines übergroßen felsigen Planeten in einer Entfernung von 300 AE mithilfe einer Reihe von Teleskopschalen in Chile, dem Atacama Large Millimeter Array (ALMA), entdeckt zu haben. (Brown war einer von vielen Skeptikern, die bemerkten, dass das enge Sichtfeld von ALMA die Chancen, ein solches Objekt zu finden, verschwindend gering machte.)

Brown bekam 2003 seine erste Ahnung von seinem aktuellen Steinbruch, als er a Team, das Sedna gefunden hat, ein Objekt, das etwas kleiner ist als Eris und Pluto. Sednas seltsame, weit entfernte Umlaufbahn machte es zu dieser Zeit zum entferntesten bekannten Objekt im Sonnensystem. Sein Perihel oder der der Sonne am nächsten gelegene Punkt lag bei 76 AE, jenseits des Kuipergürtels und weit außerhalb des Einflusses der Schwerkraft von Neptun. Die Implikation war klar: Etwas Massives, weit über Neptun hinaus, muss Sedna in seine ferne Umlaufbahn gezogen haben.

Dass etwas kein Planet sein musste. Sednas Gravitationsschub könnte von einem vorbeiziehenden Stern oder von einer der vielen anderen Sternenkindergärten stammen, die die entstehende Sonne zum Zeitpunkt der Entstehung des Sonnensystems umgaben.

Seitdem eine Handvoll anderer eisiger Objekte sind in ähnlichen Bahnen aufgetaucht. Durch die Kombination von Sedna mit fünf anderen Verrückten hat Brown Sterne als unsichtbaren Einfluss ausgeschlossen: Nur ein Planet könnte solch seltsame Umlaufbahnen erklären. Von seinen drei wichtigsten Entdeckungen – Eris, Sedna und jetzt möglicherweise Planet X – sagt Brown, die letzte sei die sensationellste. „Pluto zu töten hat Spaß gemacht. Sedna zu finden war wissenschaftlich interessant“, sagt er. „Aber dieses hier steht Kopf und Schultern über allem anderen.“

Brown und Batygin wurden fast bis zum Anschlag geschlagen. Sedna war jahrelang ein einsamer Hinweis auf eine Störung von jenseits von Neptun. Dann, im Jahr 2014, veröffentlichten Scott Sheppard und Chad Trujillo (ein ehemaliger Doktorand von Brown) einen Artikel, der die Entdeckung von VP113 beschreibt, einem anderen Objekt, das der Sonne niemals nahe kommt. Sheppard von der Carnegie Institution for Science in Washington, DC, und Trujillo vom Gemini Observatory in Hawaii waren sich der Auswirkungen bewusst. Sie begannen, die Umlaufbahnen der beiden Objekte zusammen mit 10 anderen seltsamen Kugeln zu untersuchen. Sie bemerkten, dass sich am Perihel alle der Ebene des Sonnensystems näherten, in der die Erde umkreist, die so genannte Ekliptik. In einer Zeitung wiesen Sheppard und Trujillo auf die eigentümliche Verklumpung hin und wiesen auf die Möglichkeit hin, dass ein entfernter großer Planet die Objekte in der Nähe der Ekliptik getrieben hatte. Aber sie haben das Ergebnis nicht weiter veröffentlicht.

Später in diesem Jahr begannen Batygin und Brown bei Caltech, die Ergebnisse zu diskutieren. Batygin plante die Umlaufbahnen der entfernten Objekte und stellte fest, dass das Muster, das Sheppard und Trujillo bemerkt hatten, „nur die halbe Wahrheit war“. Nicht nur die Objekte in der Nähe der Ekliptik bei Perihelia, sondern auch ihre Perihelia waren physisch im Raum gruppiert (siehe Abbildung oben).

Für das nächste Jahr diskutierte das Duo heimlich das Muster und was es bedeutete Es war eine einfache Beziehung, und ihre Fähigkeiten ergänzten sich. Batygin, ein 29-jähriger Whiz-Kid-Computermodellierer, besuchte das College der UC Santa Cruz, um am Strand zu spielen und in einer Rockband zu spielen. Aber er machte sich einen Namen Dort wurde das Schicksal des Sonnensystems über Milliarden von Jahren modelliert und gezeigt, dass es in seltenen Fällen instabil war: Quecksilber kann in die Sonne stürzen oder mit der Venus kollidieren. „Es war eine erstaunliche Leistung für einen Studenten“, sagt Laughlin. der damals mit ihm zusammengearbeitet hat.

Brown, 50, ist der beobachtende Astronom mit einem Gespür für dramatische Entdeckungen und dem entsprechenden Selbstvertrauen. Er trägt Shorts und Sandalen zur Arbeit, stellt seine Füße auf seinen Schreibtisch und hat eine Brise, die Intensität und Ehrgeiz maskiert. Er hat ein Programm, das die Daten eines großen Teleskops nach Planet X durchsuchen soll, sobald sie später in diesem Jahr öffentlich verfügbar sind.

Ihre Büros sind ein paar Türen voneinander entfernt. „Meine Couch ist schöner, deshalb reden wir in meinem Büro eher“, sagt Batygin. „Wir schauen uns eher die Daten in Mikes an.“ Sie wurden sogar Übungsfreunde und diskutierten ihre Ideen, während sie darauf warteten, im Frühjahr 2015 bei einem Triathlon in Los Angeles, Kalifornien, ins Wasser zu gehen.

Zuerst haben sie das Dutzend von Sheppard und Trujillo untersuchte Objekte auf die sechs am weitesten entfernten Objekte gebracht – entdeckt durch sechs verschiedene Vermessungen an sechs verschiedenen Teleskopen. Dies machte es weniger wahrscheinlich, dass die Verklumpung auf eine Beobachtungsverzerrung zurückzuführen sein könnte, z. B. das Richten eines Teleskops auf einen bestimmten Teil des Himmels.

Batygin begann, seine Sonnensystemmodelle mit Planeten X verschiedener Größen und Umlaufbahnen zu besäen , um zu sehen, welche Version die Pfade der Objekte am besten erklärt. Einige der Computerläufe dauerten Monate. Es entstand eine bevorzugte Größe für Planet X – zwischen fünf und 15 Erdmassen – sowie eine bevorzugte Umlaufbahn: von den sechs kleinen Objekten im Weltraum antialigniert, so dass sein Perihel in die gleiche Richtung verläuft wie das Aphel oder der am weitesten entfernte Punkt der sechs Objekte von der Sonne. Die Umlaufbahnen der sechs kreuzen die des Planeten X, aber nicht, wenn der große Tyrann in der Nähe ist und sie stören könnte. Die letzte Offenbarung kam vor 2 Monaten, als Batygins Simulationen zeigten, dass Planet X auch die Umlaufbahnen von Objekten formen sollte, die von oben und unten in das Sonnensystem eintauchen, fast orthogonal zur Ekliptik. „Es hat diese Erinnerung ausgelöst“, sagt Brown. „Ich hatte diese Objekte schon einmal gesehen.“ Es stellt sich heraus, dass seit 2002 fünf dieser stark geneigten Kuipergürtelobjekte entdeckt wurden und ihre Herkunft weitgehend ungeklärt ist. „Sie sind nicht nur da, sondern genau an den Orten, die wir vorhergesagt haben“, sagt Brown. „Da wurde mir klar, dass dies nicht nur eine interessante und gute Idee ist – das ist tatsächlich real.“

Sheppard, der mit Trujillo auch einen unsichtbaren Planeten vermutet hatte, sagt, dass Batygin und Brown „unser Ergebnis auf die nächste Stufe gebracht haben. … Sie sind tief in die Dynamik eingedrungen, etwas, mit dem Chad und ich nicht wirklich gut sind. Deshalb denke ich Das ist aufregend. “

Andere, wie der Planetenwissenschaftler Dave Jewitt, der den Kuipergürtel entdeckt hat, sind vorsichtiger. Die Wahrscheinlichkeit von 0,007%, dass die Häufung der sechs Objekte zufällig ist, verleiht dem Planetenanspruch eine statistische Signifikanz von 3,8 Sigma – jenseits der 3-Sigma-Schwelle, die normalerweise ernst genommen werden muss, aber kurz vor dem 5-Sigma, das manchmal in Bereichen wie der Teilchenphysik verwendet wird. Das macht Jewitt Sorgen, der schon viele 3-Sigma-Ergebnisse gesehen hat Reduzierung des Dutzend von Sheppard und Trujillo untersuchten Objekten auf sechs für ihre Analyse s, Batygin und Brown haben ihren Anspruch geschwächt, sagt er. „Ich mache mir Sorgen, dass das Finden eines einzelnen neuen Objekts, das nicht zur Gruppe gehört, das gesamte Gebäude zerstören würde“, sagt Jewitt, der an der UC Los Angeles ist. „Es ist ein Spiel mit Stöcken mit nur sechs Stöcken.“

Auf den ersten Blick kommt ein weiteres potenzielles Problem vom Widefield Infrared Survey Explorer (WISE) der NASA, a Satellit, der eine All-Sky-Vermessung durchgeführt hat, um nach der Hitze von Braunen Zwergen oder Riesenplaneten zu suchen. Laut einer Studie von Kevin Luhman, einem Astronomen an der Pennsylvania State University im University Park, aus dem Jahr 2013 wurde die Existenz eines Planeten mit Saturn oder mehr bis zu 10.000 AE ausgeschlossen. Aber Luhman merkt an, dass WISE es verpasst hätte, wenn Planet X Neptun oder kleiner wäre, wie Batygin und Brown sagen. Er sagt, dass es in einem anderen WISE-Datensatz mit längeren Wellenlängen – empfindlich gegenüber kühlerer Strahlung -, der für 20% des Himmels gesammelt wurde, nur eine geringe Wahrscheinlichkeit für die Erkennung gibt. Luhman analysiert jetzt diese Daten.

Auch wenn Batygin und Brown andere Astronomen davon überzeugen können, dass Planet X existiert, stehen sie vor einer weiteren Herausforderung: zu erklären, wie er so weit von der Sonne entfernt war. In solchen Entfernungen war die protoplanetare Scheibe aus Staub und Gas wahrscheinlich zu dünn, um das Wachstum des Planeten voranzutreiben. Und selbst wenn Planet X als Planetesimal Fuß gefasst hätte, hätte er sich in seiner weiten, faulen Umlaufbahn zu langsam bewegt, um genug Material aufzunehmen, um ein Riese zu werden.

Stattdessen schlagen Batygin und Brown diesen Planeten vor X bildete sich neben Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun viel näher an der Sonne. Computermodelle haben gezeigt, dass das frühe Sonnensystem ein turbulenter Billardtisch war, an dem Dutzende oder sogar Hunderte von Planetenbausteinen von der Größe der Erde herumsprangen. Ein anderer embryonaler Riesenplanet hätte sich dort leicht bilden können, nur um durch einen Gravitationskick eines anderen Gasriesen nach außen gebootet zu werden.

Es ist schwieriger zu erklären, warum Planet X nicht dorthin zurückgekehrt ist, wo er begonnen hat oder Verlasse das Sonnensystem vollständig. Aber Batygin sagt, dass Restgas in der protoplanetaren Scheibe möglicherweise genug Luftwiderstand ausgeübt hat, um den Planeten gerade so zu verlangsamen, dass er sich in einer entfernten Umlaufbahn niederlässt und im Sonnensystem verbleibt. Das hätte passieren können, wenn der Auswurf stattgefunden hätte, als das Sonnensystem zwischen 3 und 10 Millionen Jahre alt war, sagt er, bevor das gesamte Gas in der Scheibe in den Weltraum verloren gegangen wäre.

Hal Levison, ein Planetendynamiker am Southwest Research Institute in Boulder, Colorado, stimmt zu, dass etwas die Orbitalausrichtung schaffen muss, die Batygin und Brown entdeckt haben. Aber er sagt, die Entstehungsgeschichte, die sie für Planet X entwickelt haben, und ihr spezielles Plädoyer für einen gasverlangsamten Ausstoß summieren sich zu „einem Ereignis mit geringer Wahrscheinlichkeit“. Andere Forscher sind positiver. Das vorgeschlagene Szenario ist plausibel, sagt Laughlin. „Normalerweise sind solche Dinge falsch, aber ich freue mich sehr über dieses Szenario“, sagt er. „Es ist besser als ein Münzwurf.“

All dies bedeutet, dass Planet X in der Schwebe bleibt, bis er tatsächlich gefunden wird.

Astronomen haben einige gute Ideen, wo sie suchen sollen, aber Das Erkennen des neuen Planeten wird nicht einfach sein. Da sich Objekte in stark elliptischen Bahnen in der Nähe der Sonne am schnellsten bewegen, verbringt Planet X nur sehr wenig Zeit mit 200 AE. Und wenn es jetzt dort wäre, sagt Brown, wäre es das auch so hell, dass Astronomen es wahrscheinlich bereits entdeckt hätten.

Stattdessen verbringt Planet X wahrscheinlich die meiste Zeit in der Nähe des Aphels und trottet langsam in Entfernungen zwischen 600 und 1200 AE entlang. Die meisten Teleskope können a sehen Dunkle Objekte in solchen Entfernungen, wie das Hubble-Weltraumteleskop oder die 10-Meter-Keck-Teleskope in Hawaii, haben extrem kleine Sichtfelder. Es wäre, als würde man durch einen Trinkhalm nach einer Nadel im Heuhaufen suchen.

Ein Teleskop kann helfen: Subaru, ein 8-Meter-Teleskop in Hawaii, das Japan gehört. Es hat genug Licht Bereich, um ein so schwaches Objekt zu erkennen, verbunden mit einem riesigen Sichtfeld – 75-mal größer als das eines Keck-Teleskops. So können Astronomen jede Nacht große Teile des Himmels scannen. Batygin und Brown suchen mit Subaru nach Planet X – und koordinieren ihre Bemühungen mit ihren ehemaligen Konkurrenten Sheppard und Trujillo, die sich ebenfalls mit Subaru der Jagd angeschlossen haben. Laut Brown wird es ungefähr 5 Jahre dauern, bis die beiden Teams den größten Teil des Gebiets durchsucht haben, in dem Planet X lauern könnte.

Wenn die Suche ausfällt, was sollte das neue Mitglied der Sonnenfamilie sein? namens? Brown sagt, es sei zu früh, um sich darüber Gedanken zu machen, und vermeidet es gewissenhaft, Vorschläge zu machen. Im Moment nennen er und Batygin es Planet Neun (und im vergangenen Jahr informell Planet Phattie – 1990er Slang für „cool“). Brown merkt an, dass weder Uranus noch Neptun – die beiden in der Neuzeit entdeckten Planeten – gelandet sind Von ihren Entdeckern benannt, und er denkt, dass das wahrscheinlich eine gute Sache ist. Es ist größer als jeder andere Mensch und sagt: „Es ist so, als würde man einen neuen Kontinent auf der Erde finden.“

Er ist sich sicher, Dieser Planet X verdient es jedoch – im Gegensatz zu Pluto -, als Planet bezeichnet zu werden. Etwas von der Größe von Neptun im Sonnensystem? Fragen Sie nicht einmal. „Niemand würde darüber streiten, nicht einmal ich.“