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Wednesday, February 1, 2023

Planet X – Planet, Schwarzes Loch oder gar nicht existent?

planet x

Bildquelle: nagualdesign; Tom Ruen, background taken from File:ESO – Milky Way.jpg, Planet nine artistic plain, schwarz-weiß, CC BY-SA 4.0

Unerklärliche Umlaufbahnen einiger ferner Asteroiden legen die Existenz eines neunten Planeten, Planet X, nahe. Doch die Zweifel sind groß: Ein weiterer ausgewachsener Planet neun in unserem Sonnensystem? Das klingt schon irgendwie verrückt. Vielleicht ist die Wahrheit aber sogar noch viel verrückter als wir uns vorstellen können.

Fangen wir ganz von vorne an. Die längste Zeit über kannten wir sechs Planeten im Sonnensystem, und zwar den Merkur, die Venus, die Erde, den Mars, den Jupiter und den Saturn. Hinter dem Saturn kamen die Fixsterne und da war das Universum auch schon vorbei.

Die Erde erkannte man lange jedoch nicht als Planeten, dafür hielt man die Sonne und den Mond für welche. Das sind auch die Himmelskörper im Sonnensystem, die man deutlich mit bloßem Auge sehen kann und die eigentlich schon immer bekannt waren.

Wie entdeckt man einen neuen Planeten?

Als erstes wirklich entdeckt wurde der Planet Uranus, er ist nur unter sehr guten Bedingungen dunkel und unauffällig zu sehen. Weil er für einen Umlauf um die Sonne jedoch so lange benötigt, bewegt er sich am Himmel kaum und wurde lange für einen Fixstern gehalten.

Schnell erkannte man den Planeten jedoch an – und gab ihm den verhängnisvollen Namen Uranus, abgeleitet von der griechischen Gottheit Uranos. Von diesem Moment an war der Gedanke noch unbekannter Planeten ein fester Teil der Wissenschaft.

Tatsächlich wurde anhand der Bahn des Uranus der nächste Planet, Neptun, entdeckt. Zwar folgten anschließend noch Pluto, Eris und Ceres als weitere Planeten, diese entpuppten sich später jedoch als Mitglied einer neuen Klasse, der Zwergplaneten. So gibt es bis heute nur acht bekannte Planeten, die Idee eines neunten Planeten, einer Art Planet X, ist aber weiterhin verbreitet.

Das Rätsel der Sednoiden

Die Bahnen der Planeten des Sonnensystems passen heute perfekt, es gibt keinerlei Anzeichen für eine Störung durch einen neunten Planeten. Dafür gibt es aber einen Haufen anderer Argumente für Planet X. „Argumente“ ist hier im wahrsten Sinne des Wortes zu verstehen, denn tatsächlich spricht vor allem die Ausrichtung des sogenannten Arguments des Perihels einiger Asteroiden jenseits des Neptuns für die Existenz von Planet X.

Das Argument des Perihels ist eine Eigenschaft einer Umlaufbahn, ein Winkel der die Orientierung des Perihels, also des sonnennächsten Punktes angibt. Im Kuipergürtel, also dem Asteroidengürtel jenseits des Neptuns, sind die Argumente des Perihels zufällig verteilt, so wie es zu erwarten ist. Alles scheint völlig in Ordnung.

Doch es gibt einige Objekte, die dort nicht reinpassen. Das sind vor allem Objekte mit sehr großem Abstand zur Sonne, sie könnten schon zu den inneren Ausläufern der Oortschen Wolke gehören, der Kometenwolke am Rand des Sonnensystems.

So gibt es etwa die sogenannten Sednoiden, mit ihrem Prototypen (90377) Sedna, einige von ihnen sind viele hundert Kilometer groß, einige sogar Zwergplaneten. Sie haben nun alle ein Argument des Perihels von ungefähr null und extrem exzentrische Umlaufbahnen.

sedna, ein hinweis auf planet x
DER ZWERGPLANET (90377) SEDNA: SELBST KEIN PLANET X, ABER VIELLEICHT EIN HINWEIS DARAUF?

Zudem weisen ihre Apsidenlinien alle in dieselbe Richtung, das ist eine gedachte Linie zwischen dem sonnenfernsten und dem sonnennächsten Punkt. Das kann natürlich schlicht und einfach Zufall sein, doch die Wahrscheinlichkeit dafür liegt bei der Menge der Objekte nur etwa bei 0,007%.

Keine Wechselwirkung mit einem bekannten Planeten kann diese Umlaufbahn erklären. Vielleicht hat also eine Begegnung mit einem nahen Stern die Objekte auf diese Umlaufbahn gehievt. Vielleicht kommen die Objekte gar aus einem anderen Sternsystem. Oder aber Planet X hat die Bahnen der Sednoiden beeinflusst.

KBO´s, Sonnenachse und die fehlende Supererde

Zudem haben die Objekte des Kuipergürtels alle eine ähnliche Bahnneigung. Normalerweise wäre zu erwarten, dass die Riesenplaneten Jupiter und Saturn vollkommen unterschiedliche Neigungen verursachen. Etwas muss sie angeglichen haben und unsere einzige Erklärung für dieses etwas wäre Planet X.

Ein Hinweis auf den Planeten könnte uns viel näher liegen, nämlich die Sonne. Ihr Äquator ist um ganze sechs Grad zu den Planetenbahnen geneigt und das ist wirklich ungewöhnlich.

Da das Sonnensystem aus einer flachen rotierenden Scheibe entstand, beträgt die Abweichung der großen Himmelskörper von der Ebene selten weniger als ein Grad. Planet 9 könnte die Sonne durch seine Gravitation zum Wackeln bringen.

Vielleicht gibt es sogar noch ein viel offensichtlicheres Argument, das sich offenbart, wenn man sich einfach nur mal die Planeten des Sonnensystems anschaut. Es gibt zwei Planetenklassen, die Gesteinsplaneten, die innen kreisen und die Gasplaneten, die außen kreisen.

Warum das so ist, ist kompliziert und hat mit dem eigentlichen Thema nichts zutun. Kurz gesagt erstarren viele Gase in einer gewissen Entfernung zum Stern und werden fest, daher ist dort auch mehr Material für die Planetenbildung vorhanden, die Planeten werden dort also größer.

So viel größer, dass sie beginnen auch die umliegenden Gase anzuziehen, was ihnen noch mehr Masse verleiht, wodurch sie noch schneller wachsen, was ihnen noch mehr Masse verleiht, etc.

Jedenfalls lässt sich jeder Planet des Sonnensystems recht eindeutig in eine Kategorie einordnen. Der masseärmste der Gasplaneten, der Uranus, ist immer noch 14,5-mal massereicher als der massereicheste Gesteinsplanet, die Erde.

Etwas dazwischen gibt es nicht – zumindest nicht in unserem Sonnensystem, denn um andere Sterne zählen sogenannte Supererden oder Mini-Neptune, also Planeten zwischen der Masse der Erde und des Neptun sogar zu den häufigsten Planeten.

Das wirft natürlich die Frage auf, warum wir eine so weit verbreitete Planetenklasse bei uns nicht haben. Auch das kann Zufall sein, vielleicht wurde unsere Supererde in der turbulenten Frühzeit des Sonnensystems bei einer Kollision vernichtet, stürzte in die Sonne oder wurde aus dem Sonnensystem geschleudert. Oder es gibt sie doch, wir haben sie nur noch nicht entdeckt…

Zudem werden auch die Bahnen von langperiodischen Kometen und auch mancher Asteroiden durch irgendetwas gestört. Alle 27 Millionen Jahre kommen große Mengen Kometen ins innere Sonnensystem und lösen auf der Erde ein Massenaussterben aus. Die Umlaufbahn von Planet X könnte so geneigt sein, dass der Planet den Kuipergürtel alle 27 Millionen Jahre durchquert und dabei Körper ins innere Sonnensystem lenkt.

All das sind natürlich nur Hypothesen, aber dass eine Theorie so viele komplett verschiedene Probleme löst, für deren Lösung sie gar nicht entwickelt wurde, spricht für Planet X. Doch wie könnte ein solcher Himmelskörper aussehen und haben wir eine Chance ihn zu finden?

Wie sähe Planet X aus?

Erstmal muss man irgendwie erklären, dass wir ihn nicht schon längst gefunden haben. Schließlich durchmustern wir den Himmel ständig nach Sternen und anderen Himmelskörpern und ein ganzer weiterer Planet wäre uns vermutlich schon aufgefallen – es sei denn, er ist sehr weit weg.

Wenn Planet X existiert, denn fällt er in unserem Sonnensystem extrem aus der Reihe, die Planeten drängen sich nämlich bisher auf einen recht engen Bereich unseres Sonnensystems. Der äußerste Planet, Neptun, umkreist die Sonne in einer Entfernung von etwa 30 Astronomischen Einheiten.

Danach beginnt der Kuipergürtel, der sich bis in einer Entfernung von 50 Astronomischen Einheiten erstreckt. Das am weitesten entfernte menschengemachte Objekt, Voyager 1, hat derzeit eine Entfernung von immerhin etwa 150 Astronomischen Einheiten.

Würde sich Planet X in dieser Region befinden, würden nicht nur die Bahnen der Planeten gestört, auch Raumsonden, die wir ins äußere Sonnensystem schicken, würden ihr Ziel womöglich nicht erreichen. Um dem allen entgangen und nicht von Weltraumteleskopen wie beispielsweise WISE entdeckt worden zu sein, muss Planet X mindestens eine Entfernung von 400 Astronomischen Einheiten haben.

Am besten zu den Beobachtungen passt ein Mini-Neptun mit der etwa zehnfachen Erdmasse und einer großen Halbachse von 665 Astronomischen Einheiten. Dabei wäre seine Bahn sehr exzentrisch, die Exzentrizität betrüge 0,6, also viel mehr als bei jedem anderen Planeten des Sonnensystems und die Bahn wäre um 30° zur Ekliptik geneigt. Ein Jahr auf Planet X würde demnach 17.100 Erdjahre dauern.

Ein Planet, der aber auch die Bahnen der langperiodischen Kometen erklärt und sie ins innere Sonnensystem schickt, müsste viel weiter weg und viel massereicher sein, zur Abgrenzung gegenüber der konventionellen Planet X-Hypothese nennen Astronomen ihn Tyche. Und abgrenzen muss man ihn auch, denn er ist noch um ein gutes Stückchen verrückter.

Die Umlaufbahn von Planet 9 würde sich im Bereich der Oortschen Wolke befinden, also nicht einige hunderte bis tausende Astronomische Einheiten, sondern zehntausende Astronomische Einheiten entfernt sein. Sollte er existieren, hat er vermutlich eine große Halbachse von 32.000 Astronomischen Einheiten, das entspricht einem halben Lichtjahr oder einem Achtel der Entfernung zum nächsten Stern – das klingt wirklich verrückt.

Und groß müsste er sein, etwa viermal so massereich wie der Jupiter. Das wäre so groß, dass seine selbst erzeugte Wärme ihn auf eine verhältnismäßig milde Temperatur von -70°C erhitzt. Ein Jahr würde dort etwa 5,8 Millionen Erdjahre dauern, seit der Existenz des aufrecht gehenden Menschen wäre dort also nicht mal ein halbes Jahr vergangen.

Brauner Zwerg, Pulsar oder Schwarzes Loch?

Planeten auf dem halben Weg zum nächsten Stern, das klingt verrückt. Und tatsächlich zweifeln die meisten Astronomen an Tyche. Doch einige gehen sogar noch weiter. Man muss das Objekt nur massereicher machen und schon kann es auch in noch größerer Entfernung die beobachtbaren Effekte erklären.

So zog man lange in Erwägung, es sei kein Planet, sondern gar ein ganzer Stern, der die Kometen der Oortschen Wolke stört. Unsere Sonne wäre demnach wie ein Großteil der Sterne Teil eines Doppelsternsystems. Ihr Partnerstern, Nemesis genannt, müsste natürlich extrem dunkel, also ein Roter Zwerg oder ein Brauner Zwerg sein. Er könnte sich bis zu drei Lichtjahre von der Sonne entfernen und sich bis auf ein Lichtjahr annähern.

Bei einer Entfernung von einem Lichtjahr würde er die Oortsche Wolke streifen und dabei eine Milliarde Kometen ins innere Sonnensystem lenken, von denen einige auf der Erde einschlügen. Das wäre etwa alle 27 Millionen Jahre der Fall. Doch bei Himmelsdurchmusterungen konnte Nemesis nicht gefunden werden, zudem gilt es als unwahrscheinlich, dass sich ein Partnerstern drei Lichtjahre von uns entfernen kann, im Extremfall wäre er näher am nächsten Stern als an unserer Sonne.

Nun könnte dieser Himmelskörper den Beobachtungen entgehen, wenn es sich nicht um ein klassisches Objekt handelt, sondern um einen Neutronenstern oder sogar um ein Schwarzes Loch. Beides gilt als unwahrscheinlich, ein Neutronenstern sendet große Mengen an Strahlung ab, wir müssten ihn längst gesehen haben und ein Schwarzes Loch ist – naja, eben ein Schwarzes Loch!

Doch es muss kein riesiges Schwarzes Loch mit vielen Sonnenmassen und einigen Kilometern Durchmesser sein, es könnte sich um ein sogenanntes primordiales Schwarzes Loch handeln. Man postuliert, dass kurz nach dem Urknall die Materie an manchen Orten so dicht war, dass sehr viele kleine Schwarze Löcher entstanden sind. „Klein“ ist hier relativ, die primordialen Schwarzen Löcher hätten immer noch mehr Masse als die Erde. Unser Universum könnte voll davon sein, noch wurde allerdings kein primordiales Schwarzes Loch entdeckt.

Das ist aber bei der „geringen“ Masse auch kein Wunder, die leichtesten bekannten Schwarzen Löcher sind nämlich immer noch 330.000-mal massereicher als die Erde. Wie groß wäre also ein Schwarzes Loch am Rande des Sonnensystems mit fünf Erdmassen? Ungefähr so groß:

planet x - planet, schwarzes loch oder gar nicht existent? 2

Das ist – wie unschwer zu erkennen ist – nicht besonders viel. Mit Teleskopen gäbe es also keine Chance, ein primordiales Schwarzes Loch zu entdecken, schließlich betrüge der Radius nur etwa fünf Zentimeter.

Denkbar wäre eine Entdeckung aber durch seine Gravitationskraft. Zieht ein primordiales Schwarzes Loch zwischen der Erde und einem fernen Stern vorbei, lenkt es sein Licht kurzzeitig ab. Das wurde tatsächlich schon beobachtet und könnte ein Anzeichen für die Existenz primordialer Schwarzer Löcher sein – oder aber es waren doch „nur“ freifliegende Planeten.

Wirklich nachweisen könnte man primordiale Schwarze Löcher durch Gammastrahlung, denn sie müssten von einem Halo umgeben sein, der diese Strahlung unter gewissen Umständen emittiert und sich über Milliarden Kilometer erstreckt.

Ein Schwarzes Loch direkt in unserer Nachbarschaft, das klingt bedrohlich, doch das ist es nicht. Es wäre genau so gefährlich, wie ein normaler Planet, der sich dort befindet. Ein Schwarzes Loch ist kein Staubsauger, würde sich die Sonne plötzlich in ein Schwarzes Loch verwandeln, würde die Erde sie weiterhin normal umkreisen und uns würde nichts passieren (vom Erfrieren und der tödlichen Strahlung bei der Aufnahme von Materie mal abgesehen).

Ganz im Gegenteil, die Existenz eines Schwarzen Loches in unserem Sonnensystem wäre der feuchte Traum eines jeden Wissenschaftlers! Wir könnten eine Raumsonde dort hinschicken und Schwarze Löcher genauer erforschen, wir könnten Objekte hineinstürzen lassen und schauen, was bei der Aufnahme von Materie passiert und eine Sonde, die sich in der Nähe des Lochs aufhält, würde durch die Gravitation eine Zeitreise unternehmen.

Das ist echte Wissenschaft und, wenn auch unwahrscheinlich, zumindest eine Diskussion wert. Es gibt allerdings auch Verschwörungstheorien zu Planet X. Vor allem in rechtsextremen Kreisen geistert die Theorie eines Planeten namens Nibiru herum.

Er soll auf einem extrem exzentrischen Orbit alle 3.600 Jahre das innere Sonnensystem passieren und dabei Tod und Zerstörung über die Erde bringen. Zudem soll Nibiru von einer außerirdischen Spezies (Mensch-Reptil-Hybride, was sonst?) bevölkert sein, die das irdische Gold zur Aufbereitung ihrer Atmosphäre gewinnen wollen und die Menschen zu seinem Abbau gezüchtet haben.

Eine Elite soll außerdem bereits von Gefahr durch Nibiru wissen, seine Existenz aber geheim halten, um sich selbst in unterirdischen Tunneln in Sicherheit zu bringen – nun ja, ich denke das ganze benötigt keinen weiteren Kommentar meinerseits.

Mega-Ring statt Planet X?

Kommen wir mal zu ernsthafter Wissenschaft zurück. Insgesamt deutet recht viel auf die Existenz eines Objekts planetarer Masse in den äußeren Regionen unseres Sonnensystems hin. Doch einiges spricht auch gegen es, etwa die Tatsache, dass wir es noch nicht entdeckt haben. Zudem ist es sehr unwahrscheinlich, dass ein Planet in dieser Entfernung zur Sonne entstehen kann – dort war in der Frühzeit des Sonnensystems so wenig Material, dass die Planetenbildung noch heute nicht abgeschlossen wäre.

Entweder muss Planet X also weiter innen entstanden und dann nach außen gewandert sein, sowas kommt vor, oder er war mal ein freifliegender Planet und wurde eingefangen – auch das soll vorkommen. Vielleicht handelt es sich auch doch um ein Schwarzes Loch. Oder Planet X existiert gar nicht. Demnach müsste etwas anderes verantwortlich für die beobachteten Phänomene sein.

Die erforderliche Masse muss nicht unbedingt auf einen Planeten konzentriert sein, auch eine Ansammlung an Objekten könnte verantwortlich sein. Demnach hätte der Kuipergürtel nicht wie derzeit vermutet etwa 0,1 Erdmassen, sondern zehn Erdmassen. Das ist vielleicht nicht ganz so spektakulär wie ein ganzer Planet oder gar ein stellares Objekt, aber es wäre auch eine Überraschung.

Demnach wäre erst ein Prozent des Kuipergürtels erfasst worden. Er müsste sich also entweder deutlich weiter erstrecken, was Raumsonden allerdings nicht bestätigen konnten oder er ist deutlich dichter als bisher gedacht. Ein deutlich größerer Kuipergürtel könnte die Beobachtungen also ebenfalls erklären.

Ein ehemaliger Planet X?

Als fast gesichert gilt hingegen die Tatsache, dass es früher deutlich mehr als unsere acht Planeten gab. Ein Planet namens Theia von etwa der Masse des Mars kollidierte vermutlich mit der Erde und sorgte so für die Entstehung des Mondes. Ein weiterer Planet kollidierte vermutlich mit dem Uranus und sorgte für einige seiner außergewöhnlichen Eigenschaften.

Man vermutet, dass die Eisriesen deutlich weiter innen im Sonnensystem entstanden sind, Neptun etwa in einer Entfernung von 14,2 Astronomischen Einheiten. Der Kuipergürtel war damals auch weiter innen und viel größer – er war ein Gürtel aus Protoplaneten mit der 35-fachen Erdmasse. In diesem Gürtel entstand in einer Entfernung von etwa 18 Astronomischen Einheiten vermutlich der Gesteinsplanet Amphitrite mit etwa der doppelten Erdmasse – also eine Supererde.

Doch als Uranus und Neptun nach außen wanderten, kollidierte Amphitrite wahrscheinlich mit Uranus. Der Mond von Amphitrite, Triton, wurde dabei vermutlich von Neptun eingefangen. Einen Planet X wie Amphitrite werden wir natürlich nie entdecken können, wir können nur auf seine vergangene Existenz schließen.

Können wir Planet X entdecken?

Sollte es Planet X auch heute noch geben, haben wir dann eine Chance ihn zu entdecken? Glücklicherweise ja. Handelt es sich tatsächlich um ein Schwarzes Loch, müssen wir nach Gammastrahlung suchen, die durch das gegenseitige Auslöschen von Teilchenpaaren in seinem Halo entsteht. Das ist wie gesagt aber sehr unwahrscheinlich. Ein massereicherer Kuipergürtel müsste sich auch in anderer Hinsicht durch seine Gravitation bemerkbar machen und er müsste deutlich mehr Objekte enthalten. Auch diese könnten wir entdecken.

Handelt es sich nun tatsächlich um einen klassischen Planeten, kommt es natürlich auf seine Größe und Entfernung an, wie wir ihn entdecken können, grundsätzlich stehen auch hier unsere Chancen allerdings gut. So könnte etwa das Weltraumteleskop TESS Planet X finden. Eigentlich ist es für die Suche nach Exoplaneten ausgelegt, doch am Ende der Mission wird TESS 94% des Himmels beobachtet haben und da würde natürlich auch ein im Weg stehender Planet auffallen. Die Messgenauigkeit von TESS müsste eigentlich ausreichen.

Vielleicht findet TESS aber auch nichts, weil der Planet doch größer, aber dafür viel weiter entfernt ist, wie etwa Tyche. Oder er befindet sich in dem kleinen Bereich, den TESS nicht absucht. Auch eine gezielte Fahndung wäre daher möglich, am sinnvollsten wäre eine Suche im Infrarotbereich, schließlich schätzt man die Oberflächentemperatur von Planet X auf etwa 47 Kelvin – seine Umgebung hat dahingegen nur zehn Kelvin. Bisherige Infrarotteleskope wie WISE waren noch nicht sensibel genug,

Oder wir übersehen ihn einfach mal wieder. Aber ewig wird Planet X uns nicht entkommen. Wenn er existiert, werden wir ihn früher oder später finden.

Und dann geht die spannende Phase ja erst richtig los: Wir könnten ihn erforschen, bestimmt hat er Monde, vielleicht große Eismonde mit vulkanischer Aktivität und einer Atmosphäre, vielleicht hat er auch Ringe oder er ist sogar ein großer Gesteinsplanet. Vielleicht könnten wir sogar eine Raumsonde planen.

Und auch wenn es enorm unwahrscheinlich ist, vielleicht stoßen wir ja doch auf ein primordiales Schwarzes Loch oder unter der vereisten Oberfläche von Planet X existiert Leben oder es gibt nicht nur einen Planet X, was sogar gar nicht so unwahrscheinlich ist.

Das sind derzeit alles nur Spekulationen und obwohl es Spaß macht, darüber nachzudenken, sind sie mit Vorsicht zu genießen. Aber irgendwas ist da draußen und vielleicht ist es Planet X.

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