Jagd auf den neunten Planeten

Er ist der Schattenplanet: Astronomen suchen eine Eiswelt am Rand des Sonnensystems. Das ist nun erstmals gezielt möglich.

Phantombild. So könnte der neunte Planet des Sonnensystems aussehen. Er besteht vermutlich aus Gas wie Uranus und Neptun. Nach…

Seit Jahren suchen Astronomen nach dem großen Unbekannten. Im Sternbild Walfisch könnte er seine Bahn ziehen, 700 Mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Doch die Schlinge um einen großen Planeten weit draußen in unserem Sonnensystem wird enger und könnte sich bald zuziehen. Die Astronomen Matthew Holman und Matthew Payne vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge präsentierten jüngst die bislang detaillierteste Untersuchung von Bahnstörungen der Saturnsonde „Cassini“. Ergebnis: zwei Streifen am Himmel, in denen sich ein Planet mit etwa der zehnfachen Masse der Erde aufhalten müsste, um mit seiner Schwerkraft die beobachteten Abweichungen in „Cassinis“ Orbit zu verursachen.

Dann kombinierten die Forscher ihr Ergebnis mit dem Befund einer früheren Untersuchung der Umlaufbahnen transneptunischer Zwergplaneten. „Beides zusammen liefert uns ein dickes Kreuz am Himmel“, sagt Payne, ein Kreuz, das die wahrscheinlichste Region für einen neunten Planeten unseres Sonnensystems markiert. Zwar hat die so ermittelte Himmelsregion immer noch einen Durchmesser von 40 Grad, mehr als das 10 000-Fache der Fläche des Vollmondscheibchens. Doch das ist ein erheblicher Fortschritt gegenüber früheren Schätzungen.

Seit Jahren spekulieren Astronomen über einen „Planet X“

Seit 2003 wird über einen Planeten weit außen im Sonnensystem spekuliert. Damals stießen Forscher jenseits des Kuipergürtels, einer Region kleiner Himmelskörper abseits der Neptunbahn, zu denen der Zwergplanet Pluto gehört, auf einen ungewöhnlichen Himmelskörper. Das „Sedna“ genannte Objekt ist etwa 1000 Kilometer groß und bewegt sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, auf der es bis zu 20 Mal so weit von der Sonne entfernt ist wie Pluto. Seither fanden die Astronomen fünf weitere ähnliche Objekte, die sich nicht in das Schema des Sonnensystems einordnen ließen.

Als vor 4,5 Milliarden Jahren unser Sonnensystem aus einer rotierenden Gaswolke entstand, bildeten sich nahe an der Sonne die Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars. In größerer Entfernung formten sich die Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Überreste der Planetenentstehung sammelten sich einerseits im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, andererseits im Kuipergürtel jenseits des Neptun. In noch größerer Entfernung, bis zum 100 000-Fachen des Abstands Erde–Sonne, befindet sich die Oortsche Wolke, ein gewaltiges Reservoir von Kometen, von denen hin und wieder einer in das innere Sonnensystem eindringt.

Auf ungewöhnlichen Bahnen

Mit „Sedna“ und ihren Geschwistern sind die Wissenschaftler auf eine neue Klasse von Himmelskörpern zwischen Kuipergürtel und Oortscher Wolke gestoßen, deren Entstehungsgeschichte bis heute unklar ist. In ihrem Bericht über die Entdeckung von Sedna schrieben Michael Brown vom Forschungsinstitut Caltech in Kalifornien und seine Kollegen, „die Umlaufbahn des Himmelskörpers könnte auf einen noch unentdeckten Planeten hinweisen“.

Die Bahnen der nachfolgend aufgespürten, Sedna ähnelnden Objekte erhärteten den Verdacht. Die lang gestreckten Ellipsenbahnen aller sechs Himmelskörper weisen grob in ein und dieselbe Richtung. Das, so argumentierten Chadwick Trujillo vom Gemini Observatory auf Hawaii und Scott Sheppard von der Carnegie Institution of Science in Washington, könne kein Zufall sein. Vielmehr deute es auf den Einfluss eines großen Planeten, der mit seiner Schwerkraft die kleineren Himmelskörper in ihre ungewöhnlichen Bahnen dränge.

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1 von 27Foto: ESA/NASA/SOHO/EIT17.07.2015 18:07Zentrum des Sonnensystems ist natürlich die Sonne selbst. Hier eine Aufnahme im extremen UV-Spektrum.Zurück

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Um diese Hypothese zu überprüfen, programmierten Michael Brown und sein Kollege Konstantin Batygin ein Computermodell unseres Sonnensystems mit einem zusätzlichen großen Planeten. Und siehe da, die zusätzliche Anziehungskraft eines Planeten mit der zehnfachen Masse der Erde auf einem weit außen liegenden, elliptischen Orbit vermag tatsächlich die seltsamen Bahnen von Sedna und ihren Geschwistern zu erklären.

Damit war die Jagd auf Planet Nummer neun eröffnet. Aber wo am Himmel sollten die Astronomen suchen? Der von den Simulationen gelieferte breite Streifen am Himmel war da kaum hilfreich. Erst die Analyse der Cassini-Bahn schränkt nun die Himmelsregion so weit ein, dass eine gezielte Suche möglich ist.

Hoffnung auf Daten des „Dark Energy Survey“

Vielleicht hilft den Astronomen dabei der Zufall. Das Sternbild Walfisch liegt in einer Region, die bereits seit 2013 intensiv mit einem vier Meter großen Teleskop für den „Dark Energy Survey“ beobachtet wird. Das Projekt sammelt zwar Daten über Galaxien und explodierende Sterne, um der geheimnisvollen Dunklen Energie auf die Spur zu kommen, die die Expansion des Kosmos beschleunigt. Doch in den Daten des „Dark Energy Survey“ haben die Forscher bereits einige Kleinkörper im Sonnensystem aufgespürt. Warum nicht auch Planet neun?