Eine Scheibe aus eisigem Material, nicht Planet 9, könnte die seltsamen Bewegungen im äußeren Sonnensystem erklären

Gibt es einen Planeten 9 oder gibt es ihn nicht? Gibt es einen Planeten am Rande unseres Sonnensystems mit ausreichender Masse, um die Bewegungen entfernter Objekte zu erklären? Oder ist eine Scheibe aus eisigem Material dafür verantwortlich? Es gibt noch keine direkten Beweise für einen tatsächlichen Planeten 9, aber etwas mit ausreichender Masse beeinflusst die Umlaufbahnen entfernter Objekte des Sonnensystems.

Eine neue Studie legt nahe, dass eine Scheibe aus eisigem Material die seltsamen Bewegungen von Objekten des äußeren Sonnensystems verursacht und dass wir keinen anderen Planeten erfinden müssen, um diese Bewegungen zu erklären. Die Studie stammt aus
Professor Jihad Touma von der American University of Beirut und
Antranik Sefilian, Doktorand am Cambridge Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics. Ihre Ergebnisse werden im Astronomical Journal veröffentlicht.

Die Idee eines anderen Planeten da draußen in den entlegensten Bereichen unseres Sonnensystems ist attraktiv. Es regt den Abenteurer in uns allen an. Und für den Astronomen oder die Astronomen, die es vielleicht endlich entdecken, wäre es eine Krönung. Wer möchte nicht als Entdecker eines völlig neuen Planeten hier in unserem eigenen Sonnensystem bekannt sein? Es ist viel aufregender, als die Person zu sein, die endlich die Masse einer Scheibe aus eisigem Material bestätigt hat.

Da Astronomen das ferne Sonnensystem besser studieren und verstehen können, haben sie immer mehr Objekte gefunden. In den letzten 15 Jahren haben Astronomen etwa 30 transneptunale Objekte (TNOs) entdeckt, die sich in hochelliptischen Bahnen bewegen. Der jüngste war "The Goblin", ein Körper mit einer Umlaufbahn, die bis zu 2300 AUs von der Sonne entfernt ist.

Da diese Körper nicht gravitativ mit den anderen Planeten im Sonnensystem interagieren, muss es da draußen ein anderes Massenaggregat geben, das ihre Umlaufbahnen formt. Und obwohl die Erklärung von Planet 9 im Laufe der Jahre an Fahrt gewonnen hat, gibt es keinen direkten Beweis dafür, dass ein Planet für die Gestaltung dieser seltsamen Umlaufbahnen verantwortlich ist.

"Die Hypothese von Planet Nine ist faszinierend, aber wenn der hypothetische neunte Planet existiert, hat er bisher die Entdeckung vermieden."

Studienmitautor Antranik Sefilian, Doktorand am Cambridge Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics.

Die neue Studie schlägt vor, dass eine Scheibe aus eisigem Material für die hochelliptischen Bahnen entfernter Objekte verantwortlich ist. Es ist nicht die erste Theorie, die dies vorschlägt, aber es ist die erste, die die beobachteten Umlaufbahnen erklären kann, während gleichzeitig die Masse und die Schwerkraft der anderen acht Planeten in unserem Sonnensystem berücksichtigt werden.

Die 30 TNOs, die diese hochelliptischen Bahnen durchlaufen, sind Teil einer größeren Gruppe von TNOs und Objekten, aus denen der Kuipergürtel besteht. Der Kuipergürtel besteht aus Material, das bei der Bildung des Sonnensystems übrig geblieben ist. Die meisten dieser Objekte bewegen sich auf fast kreisförmigen Wegen um die Sonne. Die 30, die keine nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen zurücklegen, haben jedoch eine andere räumliche Ausrichtung, und dies bedarf einer Erklärung.

Die am meisten diskutierte Erklärung ist Planet Neun. Planet Neun müsste ungefähr zehnmal so massereich sein wie die Erde. Dieser Planet, der dort draußen in den dunklen Bereichen des Sonnensystems versteckt ist, würde diese 30 Körper in ihre ungewöhnlichen Umlaufbahnen bringen.

Das Problem ist, dass noch niemand Planet Nine entdeckt hat und es nur durch den beobachteten Effekt bekannt ist.

"Die Planet Nine-Hypothese ist faszinierend, aber wenn der hypothetische neunte Planet existiert, hat sie bisher die Entdeckung vermieden", sagte Co-Autor Antranik Sefilian, Doktorand am Cambridge Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics. „Wir wollten sehen, ob es eine andere, weniger dramatische und vielleicht natürlichere Ursache für die ungewöhnlichen Umlaufbahnen geben kann, die wir in einigen TNOs sehen. Wir dachten, anstatt einen neunten Planeten zuzulassen und uns dann Gedanken über seine Entstehung und ungewöhnliche Umlaufbahn zu machen, warum nicht einfach die Schwerkraft kleiner Objekte erklären, die eine Scheibe jenseits der Umlaufbahn von Neptun bilden, und sehen, was er für uns tut? “

Die neue Studie basiert auf einer detaillierten Modellierung des Sonnensystems sowie auf Beobachtungen anderer Sonnensysteme.

Touma und Sefilian modellierten die volle räumliche Dynamik von TNOs mit der kombinierten Wirkung der riesigen äußeren Planeten und einer massiven, ausgedehnten Materialscheibe jenseits von Neptun. Sie berechneten ein Modell, das die hochelliptischen, räumlich gruppierten Bahnen der 30 TNOs erklären kann. Sie identifizierten auch Massenbereiche und Formen für die eisige Materialscheibe. Darüber hinaus konnten sie allmähliche Verschiebungen in der Ausrichtung (oder Präzessionsrate) erzwingen, wodurch die TNO-Umlaufbahnen der Ausreißer originalgetreu reproduziert wurden.

"Wenn Sie den Planeten neun aus dem Modell entfernen und stattdessen viele kleine Objekte zulassen, die über einen weiten Bereich verstreut sind, können kollektive Anziehungskräfte zwischen diesen Objekten genauso gut die exzentrischen Umlaufbahnen erklären, die wir in einigen TNOs sehen", sagte Sefilian, der a Gates Cambridge Scholar und Mitglied des Darwin College.

Also, Fall geschlossen? Nicht ganz.

"Wir haben zwar keine direkten Beobachtungsnachweise für die Scheibe, aber wir haben sie auch nicht für Planet Nine, weshalb wir andere Möglichkeiten untersuchen."

Antranik Sefilian

Es ist ziemlich einfach, einen anderen unentdeckten Planeten mit genau der richtigen Masse vorzuschlagen, um diese beobachteten Umlaufbahnen zu erklären. Bisher hat ein solcher Planet jedoch die Entdeckung vermieden. Aber in gewisser Weise leidet die Scheibe der eisigen Materialtheorie unter dem gleichen Problem. Es ist einfach genug, dies vorzuschlagen, und die Erstellung eines erfolgreichen mathematischen Modells, das die Theorie der Eisscheiben unterstützt, beweist zumindest, dass dies möglich ist, wurde jedoch noch nicht erkannt.

Tatsächlich haben frühere Versuche, die Masse eisiger Objekte jenseits von Neptun abzuschätzen, nur etwa ein Zehntel der Masse der Erde ergeben, was bei weitem nicht ausreicht, um diese seltsame Gruppe von Umlaufbahnen zu erklären. Das Modell, das von den beiden Wissenschaftlern hinter dieser neuen Studie erstellt wurde, benötigt zehnmal mehr Masse.

Hier kommt die Beobachtung anderer Sonnensysteme ins Spiel.

"Das Problem ist, wenn Sie die Disc aus dem System heraus beobachten, ist es fast unmöglich, das Ganze auf einmal zu sehen."

Antranik Sefilian.

"Wenn wir andere Systeme beobachten, untersuchen wir häufig die den Wirtsstern umgebende Scheibe, um auf die Eigenschaften von Planeten in der Umlaufbahn um ihn herum zu schließen", sagte Sefilian. "Das Problem ist, wenn Sie die Disc aus dem System heraus beobachten, ist es fast unmöglich, das Ganze auf einmal zu sehen. Wir haben zwar keine direkten Beobachtungsnachweise für die Scheibe, aber wir haben sie auch nicht für Planet Nine, weshalb wir andere Möglichkeiten untersuchen. Es ist jedoch interessant festzustellen, dass Beobachtungen von Kuipergürtel-Analoga um andere Sterne sowie Planetenbildungsmodelle massive Restpopulationen von Trümmern aufdecken. “

Andere Sonnensysteme haben eine Scheibe aus eisigem Material, die von ihrer Bildung übrig geblieben ist und eine ausreichende Masse aufweist, um die hochelliptischen Bahnen von Objekten am Rand der Systeme zu berücksichtigen. Könnte das auch in unserem Sonnensystem so sein? Könnte es sowohl eine Scheibe aus eisigem Material als auch einen Planeten 9 geben?

Sefilian glaubt es. "Es ist auch möglich, dass beide Dinge wahr sind – es könnte eine massive Scheibe und einen neunten Planeten geben. Mit der Entdeckung jeder neuen TNO sammeln wir mehr Beweise, die helfen könnten, ihr Verhalten zu erklären. “

Das Hin und Her von Wissenschaftlern, die sich bemühen, Beweise aufzudecken, die manchmal übereinstimmen und manchmal vehement widersprechen, wird in dieser Ausgabe gezeigt.

Die Studie, insbesondere die Einleitung und der Abschluss, präsentiert und zitiert andere Studien, die diese Studie unterstützen und nicht zustimmen. Wir befinden uns noch in den Anfängen, um das ferne Sonnensystem bis ins kleinste Detail zu verstehen. Mit leistungsstärkeren Teleskopen, die in den nächsten Jahren online gehen, und leistungsstärkeren Computern und verbesserten Beobachtungsmethoden ist es nur eine Frage der Zeit, bis die seltsamen Umlaufbahnen dieser entfernten Körper endgültig erklärt werden.

Quellen:

  • Forschungsarbeit: HIRTE IN EINER SELBSTGRAVITIERENDEN SCHEIBE TRANS-NEPTUNISCHER OBJEKTE
  • Pressemitteilung: Mystery Orbits in den äußersten Bereichen des Sonnensystems, die nicht durch "Planet Nine" verursacht wurden, sagen Forscher
  • Artikel des Space Magazine: Neuer Zwergplanet am Rande des Sonnensystems gefunden, der Astronomen mehr Munition für die Suche nach Beweisen für Planet 9 gibt
  • Caltech-Pressemitteilung: Caltech-Forscher finden Hinweise auf einen echten neunten Planeten
  • Forschungsarbeit: BEWEIS FÜR EINEN ENTFERNTEN RIESENPLANETEN IM SOLARSYSTEM
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