Wie unsere Milchstra├če ihre Spiralarme bekam

Am 26. März kündigten Forscher die Entdeckung von 2012 VP133 an, ein geschätztes 280-Meilen breites (450-Kilometer-) Objekt, das gerade außerhalb des Kuipergürtels der eisigen Gegenstände liegt, die außerhalb der Neptunbahn schwärmen.

Das neue Objekt hat den Spitznamen "Biden" nach dem Vizepräsidenten der Vereinigten Staaten, weil sowohl Joe Biden als auch 2012 VP133 "VPs" sind. Es ist einer von nur zwei Zwergplaneten, die jenseits des Kuipergürtels entdeckt wurden, wobei Sedna (vor einem Jahrzehnt) der andere war. Die Zeitung "Ein Sedna-ähnlicher Körper mit einem Perihel von 80 Astronomischen Einheiten" wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.

Die Kartierung winziger Welten am Rand des Sonnensystems könnte eines Tages Wissenschaftlern zeigen, wie das Leben auf der Erde entstanden ist. Das liegt daran, dass viele dieser Objekte organische, kohlenstoffbasierte Materialien enthalten könnten, die Bestandteile des Lebens sind. [Seltsamste Orte, an denen das Leben auf der Erde gefunden wird]

Während die Wissenschaftler ihre Suche fortsetzen, erwarten sie, dass 2012 VP133 die erste einer Reihe von Entdeckungen solcher Objekte sein wird. Die Suche nach einer solchen Welt hat ihren eigenen Wert, aber das Team denkt auch an eine größere astro-biologische Frage, während sie 2012 VP133 studieren. Sind die möglichen organischen Stoffe, die in Teleskopen als ultrarotes Material erscheinen, eine mögliche Quelle für das Leben auf der Erde? Und könnte das auch für andere Planetensysteme gelten?

"Eine der Fragen, die ich hatte, ist, herauszufinden, was dieses ultrarote Material im Kuiper-Gürtel ist", sagte Scott Sheppard, ein Mitglied der Fakultät an der Carnegie Institution für Wissenschaft, Department of Terrestrial Magnetism (DTM) in Washington , DC

Sheppard hat das Objekt gemeinsam mit dem Chadwick Trujillo des Gemini Observatory entdeckt.

Merkwürdigerweise hat 2012 VP133 nichts von diesem Material, aber Sedna tut es. Es wird mehr Entdeckungen solcher Objekte erfordern, um herauszufinden, ob ultrarotes Material außerhalb des Kuipergürtels üblich ist und wie organische Stoffe früh in der Geschichte unseres Sonnensystems zur Erde transportiert werden konnten.

Eine Fundgrube für mögliche organische Stoffe

Die meisten bisher gefundenen Zwergplaneten - einschließlich Pluto, der einst als Planet galt - befinden sich im Kuipergürtel, einer riesigen Sammlung gefrorener Objekte, die unsere Sonne um 30 bis 50 Astronomische Einheiten (AEs) umkreisen. Eine astronomische Einheit ist die Entfernung zwischen der Erde und der Sonne, etwa 150 Millionen Kilometer.

Es gibt Millionen von Objekten im Kuipergürtel, aber diejenigen, die Sheppard und seine Kollegen interessieren, sind diejenigen, die "Resonanzen" mit Neptun haben. Eine orbitale Resonanz tritt auf, wenn zwei Körper - wie ein Planet und ein Mond oder ein Planet und ein Asteroid - Gravitationseinflüsse aufeinander ausüben, die sie in eng verwandte Bahnen bringen.

In einem Papier von 2012 in der Astronomisches Journal"Die Farbunterschiede der Kuipergürtelobjekte in Resonanz mit Neptun", untersuchte Sheppard 58 Kuipergürtelobjekte, die eine Resonanz mit dem Gasriesen haben.

Er fand heraus, dass diese resonanten Objekte, die in den Kuipergürtel eingebettet sind, voll von diesem ultraroten Material sind, was auf wahrscheinliche organische Stoffe hinweist. Am Rand des Gürtels haben einige dieser Objekte noch immer das Material, was zeigt, dass es irgendwie in das innere Sonnensystem eindringt. Diejenigen, die ziemlich weit weg sind, zeigen jedoch nichts von dem Material.

Sedna und 2012 VP133 sind weit über die Grenzen des Kuiper Belt hinaus. Sheppards neues Papier argumentiert, dass sie Teil der Ränder der Oort-Wolke sind, einer theoretischen eisigen Ansammlung von Objekten, die sich Tausende von AUs von der Erde entfernt erstrecken. (Die Oort-Wolke ist vielleicht am besten dafür bekannt, die vermeintliche Quelle vieler Kometen zu sein, die in das innere Sonnensystem fliegen.)

Es ist schwer vorstellbar, wie Zwergplaneten wie Sedna und 2012 VP133 ultra-rotes Material aus dem Kuipergürtel erhalten könnten, weil sie so weit weg sind. Außerdem ist unklar, warum nur Sedna (von den zwei in dieser Region bekannten Zwergplaneten) das Material besitzt. Sie sind zu weit weg, als dass Neptun sie beeinflussen könnte. Also was ist passiert? [New Dwarf Planet Fotos: Bilder von 2012 VP113]

Die Bestimmung dessen, was Resonanzen haben und welche nicht über ultrarotes Material verfügen, hilft uns zu verstehen, wie sich das ultrarote Material im äußeren Sonnensystem bewegt hat ", sagte Sheppard.

Ein großer Ruck

Betrachtet man andere Objekte, wird klar, dass etwas großes wahrscheinlich einige von ihnen gestört hat. Zum Beispiel hat Sednas seltsamer Orbit die Aufmerksamkeit der Forscher auf sich gezogen, weil er so exzentrisch ist. Der Zwergplanet liegt zwischen 80 AU und 940 AU - was bedeutet, dass eine Umlaufbahn etwa 11.400 Jahre benötigt. Es ist bei weitem die exzentrischste Umlaufbahn im Sonnensystem.

"Es hat sich wahrscheinlich viel weiter hinein gebildet und wurde irgendwie dort ausgestreut und in das Niemandsland eingefangen", sagte Sheppard.

Sheppard und Trujillo verglichen dann die Umlaufbahnen von Sedna und 2012 VP133 mit 10 repräsentativen Kuiper-Belt-Objekten, die exzentrische Umlaufbahnen haben. Zu ihrer Überraschung fanden sie heraus, dass alle 12 von ihnen fast identische "Argumente des Perihel" hatten. Das ist ein Orbitalparameter, der den Winkel zwischen zwei Punkten in der Umlaufbahn jedes Objekts misst: der nächsten Annäherung an die Sonne und dem Ort, an dem die Objekte die Ebene des Sonnensystems durchqueren.

"Sie sollten nur zufällige Argumente für Perihel haben", sagte Sheppard.

Die Ähnlichkeiten weisen auf eine riesige Störung hin, die Chaos verursacht. Dafür gibt es drei Theorien. Vielleicht wurde ein Schurke-Planet (die Größe der Erde oder kleiner) aus dem Sonnensystem ausgestoßen und warf kleinere Objekte beiseite, als sie in das äußere Sonnensystem gelangten.

"Dieser Schurkenplanet könnte ausgeworfen worden sein oder er könnte heute da draußen sein", sagte Sheppard.

Er sagte, dass es zu dunkel wäre, um in Umfragen zu erscheinen, wie dem Wide-Field Infrared Survey Explorer (WISE) der NASA, einem Raumschiff, das besser geeignet ist, Gasriesenplaneten zu finden, die ihre eigene Wärme abgeben.

Eine andere Theorie - die führende - besagt, dass ein vorbeiziehender Stern von etwa 200 AE große Gravitationsstörungen verursacht hat. Es scheint leicht zu sein, einen Stern zu erklären, der an der wandernden Sedna zieht, aber VP113 hat eine kreisförmigere Umlaufbahn, die nur bis 266 AU reicht.

"Das macht VP113 enger an die Sonne gebunden, und es ist schwieriger, das aus einer brillanten Begegnung zu formen", sagte Sheppard. "Es müsste stärker oder ein größeres Objekt sein, also ist es weniger wahrscheinlich passiert."

Das dritte - Sheppard nannte es die "Dunkelpferd" -Theorie - weist darauf hin, dass die Sonne extrasolare Planeten von einem anderen Stern früh in der Geschichte der Sonne einfing, während sie sich in einer Wolke aus Gas und jungen Sternen bildete.

Hunderte von Objekten warten auf Entdeckung

Während Sheppard mit der Frage, wie sich das ultrarote Material bewegt, ringt, ist er auch daran interessiert, mehr über die Natur des Materials selbst zu erfahren. Forscher vermuten, dass es organische Stoffe sind, aber welche Art von organischen Stoffen ist von großem Interesse. Zum Glück gibt es eine Chance, genauer hinzusehen.

Die Sonde New Horizons der NASA fährt derzeit zum äußeren Sonnensystem. Es wird erwartet, dass er 2015 an Pluto und seinen Monden vorbeigeht, bevor er auf den Kuiper-Gürtel zoomt. Nachdem die Pluto-Begegnung beendet ist, könnte das Raumschiff möglicherweise seine Beobachtungen zu einem ultraroten Objekt machen. Es wurden noch keine Kandidaten identifiziert, aber dies ist eine Möglichkeit, sagte Sheppard.

Sheppards Suche nach dem äußeren Sonnensystem wird weitergehen. Er und seine Mitarbeiter haben einige verdächtige Objekte, die eine Bestätigung benötigen, und besser noch, seine Forschung schätzt, dass es mindestens 900 Objekte in den Randbereichen der Oort-Wolke geben könnte, die mindestens einen Durchmesser von 1.000 km haben - etwas weniger als die Hälfte von Plutos Größe.

"Es gibt mit Sicherheit etwas Größeres als Pluto, und vielleicht gibt es etwas Größeres als die Erde oder den Mars", sagte Sheppard. "Wir denken, dass es viele dieser Objekte gibt."