Warum finden wir gerade diesen so genannten "Planeten Neun"?

In dieser Woche haben zwei Astronomen aus Caltech Beweise für einen neunten Planeten im Sonnensystem gefunden. Obwohl er 20-mal weiter von der Sonne entfernt ist als Neptun, ist dieser sogenannte "Planet Nine" auch etwa zehnmal so groß wie die Erde.

Wir sagen Beweise, aber kein Beweis, weil der berüchtigte "Pluto Killer", Mike Brown, und sein Kollege Konstantin Batygin den Planeten nicht direkt beobachtet haben. Stattdessen haben wir wie eine gute strafrechtliche Untersuchung alle Hinweise, die auf einen Planetenverdächtigen hindeuten.

Jetzt geht es nur noch darum, den verdammten Stein zu finden.

Warum hat es also so lange gedauert, bis Astronomen etwas auf die Spur gebracht haben, das so groß ist wie Planet Neun? Wie war es die ganze Zeit unter unseren Nasen? Und warum haben wir es noch nicht einmal gefunden es?

Beginnen wir am Anfang und lernen wir zuerst den Kuipergürtel kennen: die Region des Sonnensystems jenseits der Umlaufbahn von Neptun. Wie Brown erzählt hat Inverse Am Mittwoch werden die verschiedenen Objekte, die sich um den Kuipergürtel treiben, auf unterschiedliche Weise um die Sonne herum gedreht. Es besteht kein Grund zu der Annahme, dass sie ähnliche Bewegungsmuster zeigen würden.

Und dennoch schrieb einer von Browns Postdoktoranden im Jahr 2014 einen Artikel, der zeigte, wie sich 13 der entferntesten Objekte im Kuipergürtel, die die Sonne umkreisen, merkwürdig ähnlich sind. Brown wurde aufmerksam und begann mit Batygin eine eingehendere Beobachtung dieser Objekte.

Das Paar bemerkte, dass die sechs am weitesten entfernten der 13 Objekte elliptische Umlaufbahnen um die Sonne hatten. Das ist schon ein seltsamer Zufall, aber noch seltsamer ist die Tatsache, dass alle Umlaufbahnen ebenfalls in dieselbe räumliche Richtung gedreht haben. Brown vergleicht das mit mehreren Zeigern auf derselben Uhr, die alle auf dieselbe Zahl zeigen - auch wenn sich alle Zeiger mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen.

Darüber hinaus neigen sich die Umlaufbahnen der sechs Objekte um etwa 30 Grad in die gleiche Richtung. Es besteht nur eine Chance von 0,007 Prozent. etwas verursachte eine Störung, die groß genug war, um alle sechs Objekte auf die gleiche Weise zu beeinflussen. Betritt die Idee eines neunten Planeten.

Es ist wichtig anzumerken, dass man diese Muster und Trends zwischen Orbitalobjekten im Weltraum erkennen kann, wenn man sie sehr lange beobachtet - zumindest einige Monate. Brown und Batygin verbrachten etwa ein Jahr damit, Beobachtungen zu machen und genug Daten zu sammeln, um diese Muster zu überprüfen, die auf die Existenz eines neunten Planeten hindeuten.

Es ist leicht zu verstehen, dass die Aufnahme eines solchen Projekts dazu führt, dass viel Zeit für etwas blockiert wird, das möglicherweise nicht ausläuft. Keine Zeit, die für wissenschaftliche Studien aufgewendet wird, ist jemals wirklich verschwendet oder vergebens, aber wenn Brown und Batygin tatsächlich herausfanden, dass solche Muster nicht vorhanden waren, wären die Ergebnisse als Fußnote - nicht als Papier - diskutiert worden.

Der Schlüssel zum Verständnis dessen, was in dieser Situation vor sich geht, ist die Schwerkraft. Sie benötigen ein Objekt oder eine Reihe von Objekten, die ausreichend Schwerkraft ausüben können, um eine Unterpopulation von Objekten in einem Cluster zu erhalten. Brown und Batygin schlössen schnell aus, dass mehrere Objekte eine Ursache waren, da der Kuipergürtel mit einer 100-fachen Masse besetzt werden musste, als er tatsächlich besitzt.

Die nächstbeste Erklärung war ein Planet. Ein großer.

Wenn Ihr erster Instinkt darin besteht, ein Teleskop zu ergreifen und nach dem Planeten zu suchen, gratulieren Sie: Sie wären ein schrecklicher Wissenschaftler. Raum ist groß. Wenn Sie Ihre Zeit effektiv nutzen möchten, müssen Sie viel sicherer sein, wo Sie suchen müssen, wenn Sie nicht den Rest Ihres Lebens damit verbringen wollen, in die Dunkelheit zu starren.

Die Astronomen führten eine Reihe von Simulationen durch, um ein Planetenobjekt unter verschiedenen Bedingungen in der Nähe zu platzieren und zu sehen, welches mit den von ihm gesammelten Orbitaldaten korrelierte. Sie hatten nicht viel Glück, bis sie bei einem Unfall eine Simulation mit einem Planeten in einer anti-ausgerichteten Umlaufbahn durchführten. Das bedeutet, wenn der verdächtige Planet der Sonne am nächsten ist - einer Position, die als "Perihel" bezeichnet wird, ist er auch um 180 Grad gegenüber dem Perihel aller anderen bekannten Objekte. In dieser Konfiguration reihte sich die Simulation an die Daten.

Brown und Batygin dachten, sie hätten etwas falsch gemacht. "Ihre natürliche Antwort lautet:" Diese Umlaufgeometrie kann nicht richtig sein ", sagte Batygin in einer Erklärung.

"Dies kann auf lange Sicht nicht stabil sein, denn dies würde schließlich dazu führen, dass sich der Planet und diese Objekte treffen und schließlich kollidieren", sagte Batygin.

Nicht so in diesem Fall, dank eines sogenannten Mittelbewegungswiderstands, bei dem Objekte, die sich einander nähern, Energie austauschen, um nicht zu kollidieren, und stabile Umlaufbahnen beibehalten. Planet Nine schiebt sanft die Umlaufbahnen anderer entfernter Objekte des Kuiper-Gürtels, so dass alles sicher ist und niemand verletzt wird.

Dies ist eine sehr seltsame Art von Orbitalphänomen - und sicherlich würde nicht einer der Astronomen sofort daran denken, wenn er die Bewegung von Planeten erklären wollte.In diesem Fall liefert diese Erklärung jedoch nicht nur eine fundierte Erklärung dafür, wie und warum die zuvor genannten sechs Objekte sich so bewegen, wie sie es tun. Außerdem wird beleuchtet, warum Sedna und 2012 VP113, zwei andere Objekte des Kuiper-Gürtels, nicht so stark von Neptun beeinflusst werden wie andere Objekte des Kuiper-Gürtels - weil Planet Nine sie vom achten Planeten wegzieht.

Darüber hinaus stimmt diese Simulation auch mit den Positionen von vier anderen Objekten überein, deren Umlaufbahnen sich entlang einer senkrechten Linie von Neptun und der Position eines anderen Objekts bewegen - von dem wir jetzt wissen, dass es Planet Neun ist.

Was geben uns all diese Daten? Grundsätzlich wissen wir nur, wie die raue Umlaufbahn von Planet Nine aussieht. Und es ist eine ziemlich lange Umlaufbahn - es dauert ungefähr 10.000 bis 20.000 Jahre, bis das Objekt eine vollständige Umlaufbahn um die Sonne vollendet hat. Wenn Sie nach Planet Nine suchen, müssen Sie im Allgemeinen nach einer Nadel im Heuhaufen suchen: Sie suchen nach etwas, das an sich sehr verschieden ist, aber nur ein winziger Fleck in der Weite des Weltraums.

Da Batygin und Brown ihre Ergebnisse gerade erst veröffentlicht haben, beginnt das Rennen im Wesentlichen jetzt. Befindet sich der Planet in sehr weit entfernten Teilen seiner Umlaufbahn, werden nur die größten Teleskope der Welt - wie das W.M. Keck Observatory und das Subaru Telescope, beide auf Hawaii, werden es finden. Wenn es näher ist, haben weniger leistungsfähige Instrumente die Chance, es zuerst zu erkennen.

Wenn Sie vorhaben, es zuerst zu finden, gehen Sie besser zu einem dieser Teleskope. Und wenn Sie gerade dabei sind, überprüfen Sie die Regeln für die Benennung von Planeten!