CL021 Planet Nine oder Planet Nein?
Shownotes
CL021 - Planet Nine oder Planet Nein?
Die Episode über die Suche nach dem unentdeckten Planet Nine
Ein fremder Planet in der Erde
Vor mehr als 4 Milliarden Jahren ist die junge Erde mit einem anderen Protoplaneten kollidiert. Der hat den Namen Theia bekommen, obwohl er nicht mehr exisiert, weil er bei der Kollision zerstört worden ist. Aus den Trümmern von Erde und Theia wurde der Mond - und nun hat man auch ein paar Bruchstücke von Theia im Inneren der Erde entdeckt.
Nicht gendern ist nicht super
Eva hat in Ausgabe 12/2023 von "Sterne und Weltraum" eine Rezension des Buchs "Zurück zum Mond" von Joseph Silk gelesen. Der Rezensent hat das Buch wegen diverser inhaltlicher Fehler verrissen, was ja ok ist. Nicht ok fand Eva die Anmerkung, dass das einzige Gute an dem Buch die Tatsache ist, dass dort nicht gegendert und ausschließlich die männliche Form verwendet wird.
Asteroidenbergbau im Film
Die Hörerinnen und Hörer haben jede Menge gute Hinweise auf Filme gegeben, in denen es um Asteroidenbergbau geht. "The Expanse" wurde sehr oft genannt, außerdem noch "Outland", "Enemy Mine", "Alien 3, "The Mandalorian" und "Raumpatrouille". Vielen Dank dafür.
Auf der Suche nach Planet 9
Das Sonnensystem hat 8 Planeten. Das war aber nicht immer so. Bis 2006 waren es neun Planeten, ab da wurde Pluto zu den Asteroiden gezählt. Vor der Entdeckung Plutos waren es acht Planeten. Und davor? Der wievielte Planet war Neptun, als er 1846 entdeckt worden ist? Nicht der achte, wie man denken könnte. 1801 hat man Ceres entdeckt, der damals als Planet geführt worden ist (siehe CL004 über die Titius-Bode-Reihe). Danach kamen Pallas (1802), Juno (1804), Vesta (1807) und Astrea (1845), die damals auch als Planeten klassifiziert worden sind. Neptun war also Planet Nummer 13. Aber - wie in CL004 erklärt - hat man dann bald festgestellt, dass die Dinger - bis auf Neptun - alle sehr klein waren und ab den 1850er Jahren hat man sie “Asteroiden” genannt und nicht mehr als Planeten bezeichnet - Neptun war dann also tatsächlich Planet Nr. 8.
Das alles zeigt: Die Zahl der Planeten ist nicht fix. Sondern hängt davon ab, wie wir definieren, was “Planet” bedeutet und vor allem davon, was wir über das Sonnensystem rausfinden.
Im inneren Sonnensystem versteckt sich mit Sicherheit kein Planet mehr. Im äußeren Sonnensystem haben wir hinter der Umlaufbahn von Neptun auch nur jede Menge Asteroiden gefunden; im Kuipergürtel, in der “gestreuten Scheibe” die dahinter liegt und darüber hinaus.
Der erste Asteroid den man im Kuipergürtel entdeckt hat, war - nach Pluto - das Objekt 1992 QB1. Und seit den 1990er Jahren haben wir immer mehr und mehr gefunden. Auch welche, die man “Extreme transneptunische Objekte (ETNO)” nennt; also Asteroiden, die so weit hinter der Neptunbahn sind, dass sie definitiv nicht mehr von der Gravitationskraft des Neptun beeinflusst werden (große Halbachse von mehr als 150 AU; Perihel von mehr als 50-60 AU).
Diese ETNOs haben uns aber auch Hinweise darauf geliefert, dass sich NOCH weiter draußen im Sonnensystem vielleicht doch noch ein Planet befindet.
2012 haben Chad Trujillo und Scott Sheppard den Asteroid 2012 VP113 entdeckt (Spitzname “Biden”, weil Biden damals der Vizepräsident der USA - VP - war). Der hat einen Durchmesser von 570 km, eine große Halbachse von 260 AU, entfernt sich bis zu 435 AU von der Sonne und selbst am sonnennächsten Punkt ist er noch 80 AU von der Sonne entfernt. In der Arbeit zur Entdeckung (“A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units”) haben Trujillo und Sheppard sich auch die Bahndaten anderer bekannten ETNOs angesehen und der restlichen Asteroiden angesehen, die immer mindestens mehr als 30 AU von der Sonne entfernt sind. Insbesondere haben sie sich das Perihel angesehen (die Distanz des sonnennächsten Punktes der Bahn zur Sonne).
Die Idee war: Asteroiden die so fern der Sonne sind, werden von den Gravitationskräften der Planeten nur noch schwach oder gar nicht direkt beeinflusst. Sie spüren nur den kombinierte Einfluss aller Störungen und deswegen wirken sich die Störungen auch quasi zufällig auf ihre Bahnen aus. Hier ist vor allem relevant, wie die Bahn im Raum orientiert ist und die Daten zeigen, dass die Bahnen dieser fernen Asteroiden eben tatsächlich zufällig gedreht sind. Die Bahnen der Planeten und der meisten anderen Asteroiden im inneren Sonnensystem zeigen, vereinfacht gesagt, alle in die selbe Richtung. Bei den fernen Asteroiden wirken aber eben die Störungen der Planeten nicht mehr gezielt und deswegen sind die Bahnen hier zufällig durch die Gegend gedreht. Das gilt aber nicht für die WIRKLICH weit entfernten Asteroiden, wie 2012 VP113 und die anderen ETNOs. Da waren die Bahnen alle wieder mehr oder weniger gleich orientiert.
Die Interpretation: Es könnte einen unentdeckten Planeten geben, circa so groß wie die Erde und ungefähr 250 AU weit von der Sonne entfernt, der mit seiner Gravitationskraft dafür sorgt, dass die Bahnen der ETNOs entsprechend “geordnet” und nicht wahllos orientiert sind wie die der anderen Asteroiden.
Es gäbe auch noch andere Ursachen um das Phänomen zu erklären (Störungen durch nahe an der Sonne vorbei fliegende Sterne in der Vergangenheit oder einfach zu wenig Beobachtungsdaten).
2016 kam dann die nächste wichtige Arbeit. Mike Brown (der Entdecker von Eris, der Asteroid der die Debatte um Plutos Planetenstatus ausgelöst hat) und Konstantin Batygin haben die Arbeit "Evidence for a distant giant planet in the solar system" veröffentlicht. Sie haben die Bahndaten der ETNOs nochmal im Detail analysiert und festgestellt, dass ein noch unbekannter Planet tatsächlich eine sehr gute Erklärung für die Auffälligkeiten bei den Bahnen der ETNOs wäre. Sie haben diesen hypothetischen Planeten auch “Planet Nine” getauft.
Aber mathematische Untersuchungen sind keine Entdeckungen. Wenn man sich sicher sein will, dass da ein Planet 9 ist, muss man ihn konkret beobachten. Das hat man probiert, aber ohne Erfolg. Auch das muss nix heißen; es kann sein, dass man ihn übersehen hat. Man weiß ja nicht, WO man hinschauen muss. Vielleicht ist er gerade genau da am Himmel, wo auch das Band der Milchstraße ist; dann ist es enorm schwer, da einen bestimmten Lichtpunkt unter vielen zu finden.
Die Bahn von Planet 9 ist ziemlich sicher auch nicht kreisförmig, sondern stark elliptisch. Der sonnennächste Punkt der Bahn könnte bei 300 AE liegen, der fernste bei 900 AE. Wenn er gerade in der Nähe des sonnenfernsten Punkts ist, dann ist er fast unmöglich zu finden. Und es dauert, bis er wieder näher kommt; für eine Runde um die Sonne könnte Planet 9 circa 10.000 Jahre brauchen!
Es wird weiter beobachtet werden und irgendwann finden wir Planet 9 - oder wir haben so lange so ausführlich beobachtet, dass wir ausschließen können, dass er existiert. Man kann dabei auch selbst mithelfen, bei einem Citizen Science Projekt: “Backyard Worlds Planet 9” von der NASA.
Aber es ist vielleicht besser, wenn man sich nicht zu viel Hoffnung macht. 2021 ist eine neue Analyse der ETNO-Daten erschienen (“No Evidence for Orbital Clustering in the Extreme Trans-Neptunian Objects”). Damals gab es schon ein paar neue Daten und neue Objekte und jetzt sieht die Sache eher so aus, als wäre da gar kein Effekt, den man durch Planet 9 erklären muss. Man kann ja nicht alle Bereiche des Himmels gleich gut beobachten, man kann nur zu bestimmten Zeiten beobachten, die Teleskope können nur ausreichend helle Objekte finden, usw. Wenn man das alles berücksichtigt, dann besteht - bei Berücksichtigung der neuen Daten - durchaus die Chance, dass die gefundenen ETNOs einfach zufällig so aussehen, als wäre da was besonderes - obwohl da gar nichts ist.
Das Problem: Wir wissen immer noch zu wenig; es ist schwer, so weit entfernte Asteroiden zu finden und solange wir nicht deutlich mehr ETNOs kennen, werden wir nix verlässliches sagen können.
Klar ist aber auch: Es wäre höchst überraschend, wenn irgendwo weit draußen im Sonnensystem KEIN weiterer Planet mehr wäre. Seit wir in der Lage sind, dank ausreichend guter Computer detaillierte Simulationen zur Planetenentstehung zu machen (ab den späten 1990ern), wissen wir, dass normalerweise deutlich mehr Planeten in einem System entstehen, als später übrig bleiben. Die Frühphase eines Sonnensystems ist extrem chaotisch, lauter kleine und große Protoplaneten beeinflussen sich gegenseitig, kommen einander nahe, kollidieren miteinander (so wie die Erde und Theia, wodurch der Mond entstanden ist) oder werden weit aus dem inneren Sonnensystem hinaus geschleudert. Manche ganz hinaus, bis in den interstellaren Raum (das sind dann die “vagabundierenden Planeten”, ohne Stern, von denen wir auch schon einige entdeckt haben), manche bleiben aber auch an den Stern gebunden, nur halt weit, weit draußen. Das ist auch die einzige Möglichkeit, wie ein Planet da überhaupt hinkommen kann; entstehen können die Planeten nur näher am Stern.
Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sind die acht, die diese Chaosphase überstanden haben. Aber es wäre überraschend, wenn nicht ein paar Planeten auch im äußersten Sonnensystem gelandet sind. Dort haben wir aber so gut wie keine Chance sie zu finden. Ein erdgroßer Planet mit ein paar hundert AU Abstand, so wie Planet 9, ist noch halbwegs entdeckbar und kann Asteroiden beeinflussen, die wir auch entdecken können. Aber wenn da ein Planet irgendwo in der Oortschen Wolke gelandet ist, ein halbes Lichtjahr weit weg oder ein Lichtjahr - dann ist es so gut wie unmöglich, dass wir das Ding entdecken oder auch nur Spuren seiner Existenz finden.
Was die Astronominnen und Astronomen aber nicht abhalten wird, weiter danach zu suchen. Die Person, die einen noch unbekannten Planeten des Sonnensystems entdecken würde, könnte Mitglied in einem sehr exklusiven Klub werden… bis jetzt sind ja nur Herschel (Uranus) und Urbain LeVerrier bzw. Johann Gottfried Galle (Neptun) dabei.
Auf jeden Fall hat es Planet 9 in die Popkultur geschafft, gibt Planet 9 Merch und sogar ein Musikstück. Von Eduardo Marturet: “Planet 9”, veröffentlicht am 14. März 2021 (Einsteins Geburtstag) und live übertragen zur ISS, mit Konstantin Batygin an der E-Gitarre und hier auf YouTube.
Wieso Pluto kein Planet ist
Seit der Entdeckung von Neptun hat man nach einem “Planet X” gesucht, weil man dachte, dass die Umlaufbahn von Neptun Störungen aufweist, die durch die Existenz eines Planeten erklärt werden muss. Alle möglichen Leute haben danach gesucht und 1930 hat Clyde Tombaugh dann den Pluto gefunden. Alle waren froh, der gesuchte Planet war gefunden.
Aber dann hat man gemerkt, dass man Pluto anfänglich für sehr viel größer gehalten hat, als er wirklich war. Verglichen mit den vier Gasriesen und selbst verglichen mit den vier inneren Planeten war Pluto winzig! Sein Durchmesser beträgt 2370 Kilometer; das ist kleiner als der Erdmond! Und damit war Pluto viel zu klein, um ausreichend große Störungen bei der Neptunbahn zu verursachen. War aber gar nicht nötig. 1989 hat der Astronom Myles Standish die Daten der Voyager 2 benutzt, die ja auch an Neptun vorbei geflogen ist und die Masse von Neptun genauer als vorher bestimmt hat. Und wenn man alles mit der genaueren Neptunmasse durchrechnet, dann stellt sich raus, dass es gar keine unerklärlichen Bahnstörungen gibt "Planet X - No dynamical evidence in the optical observations". Es wäre also nicht nötig gewesen, nach einem “Planet X” zu suchen. Darüber hinaus hat sich Pluto auch ansonsten enorm auffällig verhalten. Seine Bahn war viel elliptischer als die Bahnen der anderen Planeten; sie war viel stärker gegenüber der Ebene des Sonnensystems geneigt als die der anderen Planeten. Pluto ähnelt in der Hinsicht sehr viel mehr den Asteroiden, für die solche Bahnen normal sind. Und 1992 hat man in unmittelbarer Nähe von Pluto einen Asteroid gefunden (1992 QB1) und dann immer mehr. Und festgestellt: Pluto sitzt inmitten eines Asteroidengürtels, des Kuiper-Asteroidengürtels. Mit über 2000 km ist er zwar sehr groß, aber auch nicht absurd viel größer als viele andere Asteroiden im Kuipergürtel. Deswegen haben viele Astronom:innen auch dafür plädiert, Pluto als Asteroid zu bezeichnen und nicht als Planet. Brian Marsden, DER absolute Experte für Asteroiden, wollte 1998 Pluto daher auch offiziell als Asteroid mit der fortlaufenden Nummer 10.000 einordnen (die war damals gerade an der Reihe bei den Asteroidenentdeckungen). Aber die IAU wollte das aus “historischen Gründen” nicht machen und Pluto weiterhin als Planet klassifizieren.
Dann aber hat Mike Brown 2005 den Asteroid Eris entdeckt; weit hinter der Plutobahn. Und die Daten haben gezeigt: Eris war größer als Pluto. Jetzt hätte man entweder einen Asteroid gehabt, der größer als der Planet Pluto ist. Oder man hätte auch Eris als Planet bezeichnen müssen. Mike Brown - der weltberühmt als Entdecker eines Planeten des Sonnensystems werden hätte können - war aber der Meinung, dass weder Eris noch Pluto Planeten sind, sondern beides große Asteroiden im äußeren Sonnensystem sind.
Es gab Diskussionen und Streit und bei der Konferenz der IAU im Sommer 2006 hat man eine neue Definition des Begriffs “Planet” bestimmt. In der ersten Version wäre Eris tatsächlich ein Planet geworden. Aber auch der Asteroid Ceres und Plutos Mond Charon. Das fanden sehr viele Astronom:innen komisch; wenn das Wort “Planet” für Objekte wie Jupiter bis hin zu kleinen Felsbrocken gilt (und im Laufe der nächsten Jahre wären noch ein paar Dutzend mehr “Planeten” dazu gekommen, weil große Asteroiden die unter diese Planetendefinition gefallen wären, gibt es mit Sicherheit hunderte im Sonnensystem), dann bringt die Definition nix, weil sie völlig beliebig ist.
Also hat man einen neuen Vorschlag ausgearbeitet, nachdem ein “Planet” die Sonne umkreisen muss, ausreichend groß sein muss (so dass seine Eigengravitation ausreicht, dass er eine runde Form annimmt) und vor allem muss er seine “Umgebung bereinigt” haben. Soll heißen: Er muss bei seiner Entstehung schnell genug gewachsen sein, so dass seine Gravitationskraft alles in seiner Umgebung entweder angezogen oder anderswohin geschleudert hat. Pluto hat das nicht geschafft; er ist auf dem Weg zum Planeten nicht weit genug gekommen und nicht schnell genug gewachsen - weswegen er heute immer noch inmitten der anderen Planetenbausteine (aka “Asteroiden”) sitzt.
Die seit 2006 gültige Definition hat viel, das man kritisieren kann, aber sie ist halbwegs ok. Weniger ok ist die gleichzeitig neu eingeführte Klasse der “Zwergplaneten”. Die war ein Zugeständnis an die Astronom:innen aus den USA die sich besonders darüber aufgeregt haben, das Pluto kein Planet mehr sein soll (weil ihn ja ein Amerikaner - Clyde Tombaugh - entdeckt hat). Aber so wie “Zwergplanet” definiert ist, bedeutet der Begriff exakt das selbe wie “großer Asteroid”. Wenn man will, kann man die ruhig “Zwergplanet” nennen und 2006 hat man Ceres, Pluto, Eris, Haumea und Makemake als Zwergplaneten definiert. Alles ok - nur kennt man mittlerweile sehr viel mehr große Asteroiden, die alle die Bedingungen erfüllen würden, um Zwergplanet genannt zu werden. Je nachdem wie man es betrachtet mindestens ein paar Dutzend bis ein paar Hundert. Die IAU ignoriert die Sache aber seit 2006 konsequent und tut so, als wäre da nix. Und Ceres, Pluto, Eris, Haumea und Makemake sind immer noch die einzigen offiziellen Zwergplaneten. Wenn man eine Definition nicht ernst nimmt, kann man sie auch gleich lassen.
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