Die mögliche Existenz des neunten Planeten des Sonnensystems wurde im Januar 2016 bekannt. Planet X ist mit der Neigung der Rotationsachse der Sonne, der Zerstörung des Planetensystems und dem Auftreten von Kataklysmen auf der Erde verbunden. Gleichzeitig haben Wissenschaftler die Rolle dieses Himmelskörpers im Sonnensystem besser verstanden, seine innere Struktur modelliert und Hypothesen vorgeschlagen, die den Ursprung des Planeten X erklären. "Lenta.ru" berichtet über die neuesten Forschungsergebnisse.
Die mögliche Entdeckung von Planet X außerhalb der Umlaufbahn von Pluto wurde von den Astronomen Mike Brown und Konstantin Batygin vom California Institute of Technology in Pasadena (USA) berichtet. Der wahrscheinliche neunte Planet des Sonnensystems ist etwa zehnmal schwerer als die Erde und dreht sich in einer länglichen Umlaufbahn (und in einer Ebene, die relativ zur Erdumlaufbahn geneigt ist) mit einem Zeitraum von 15.000 Jahren um den Stern. In seinen physikalischen und chemischen Eigenschaften ähnelt es den Eisriesen Uranus und Neptun. Wie Brown und Batygin glauben, wurde dieses Weltraumobjekt vor 4,5 Milliarden Jahren aus der protoplanetaren Scheibe in der Nähe der Sonne geworfen.
Der nächstgelegene Abstand zur Sonne beträgt 200 astronomische Einheiten (dies ist siebenmal mehr als von der Sonne zum Neptun). Die maximale Entfernung von Planet X wird auf 600-1200 astronomische Einheiten geschätzt, wodurch sich seine Umlaufbahn außerhalb des Kuipergürtels befindet, in dem sich Pluto befindet. Brown und Batygin schätzen die Fehlerwahrscheinlichkeit auf 0,007 Prozent. Wissenschaftler entdeckten den neuen Planeten, indem sie die Gravitationsstörung analysierten, die er auf andere Himmelskörper ausübt.
Physik und Chemie
Die Astronomen Esther Linder und Christoph Mordasini von der Universität Bern (Schweiz) kamen zu den folgenden Schlussfolgerungen über die physikochemischen Eigenschaften dieses Himmelskörpers. Der Radius beträgt das 3,7-fache des Radius der Erde. Die Temperatur der Atmosphäre, bestehend aus Wasserstoff und Helium, beträgt minus 226 Grad Celsius. Unter der Gashülle befindet sich eine Wassereisschicht mit einer Temperatur von minus 63 Grad Celsius. Noch tiefer - eine dünne Schicht aus Silikatmantel, unter der ein Eisenkern verborgen ist. Seine Temperatur wird auf 3,4 Tausend Grad Celsius geschätzt. Laut Astronomen emittiert Planet X etwa tausendmal mehr Energie als er absorbiert und kühlt sich allmählich ab. Wissenschaftler glauben, dass Planet X eine kleinere Kopie der Gasriesen Uranus und Neptun ist.
Mögliche Struktur von Planet X.
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Bild: Esther Linder, Christoph Mordasini, Universität Bern
Amerikanische Astronomen glauben, dass die Farbe von Planet X dunkelblau ist, dunkler als Neptun, der im optischen Bereich einen dunkelblauen Farbton aufweist, und Uranus mit seiner hellblauen gasförmigen Hülle. Da die Temperaturen auf Planet X extrem niedrig sind, befindet sich im Gegensatz zur Gashülle von Neptun praktisch kein Methangas in der Atmosphäre. Diese Verbindung kondensiert laut Wissenschaftlern und befindet sich am Fuß der Atmosphäre des Planeten oder seiner Wolken.
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Wenn Brown und Batygin glauben, dass Planet X aus einer protoplanetaren Scheibe in der Nähe der Sonne geschlagen wurde, dann denken ihre Kollegen aus Schweden und Frankreich anders: Ein Himmelskörper könnte ein Exoplanet sein, den die Sonne von einem nahe gelegenen Stern gefangen hat. In ihrer Arbeit betrachteten Wissenschaftler ein Szenario, nach dem Planet X von der Sonne von einem anderen Stern in seiner Geburtsgruppe erfasst wurde. Die Sonne befand sich in einer Gruppe von mehreren tausend jungen Sternen, und Planeten bewegten sich mit niedriger Geschwindigkeit (etwa einem Kilometer pro Sekunde) zwischen ihnen.
Umlaufbahn des Planeten X (gelb markiert)
Bild: Caltech / R. Hurt (IPAC)
Dies erfordert die gleichzeitige Erfüllung von drei Bedingungen. Erstens sollte die Erfassung des Planeten X durch die Sonne in einer Entfernung von etwa 150 astronomischen Einheiten erfolgen (um Störungen durch den Kuipergürtel zu vermeiden). Zweitens musste sich der Exoplanet um einen anderen Stern in einem Cluster in großer Entfernung drehen (von hundert astronomischen Einheiten). Dies würde es der Sonne ermöglichen, den Einfluss ihres ersten Sterns auf den Planeten X zu überwinden. Die dritte Bedingung ist, dass es nach der Erfassung eines Exoplaneten durch die Sonne möglich ist, die aktuelle dynamische Konfiguration des Sonnensystems zu reproduzieren. In der im Rahmen des N-Körper-Problems durchgeführten Modellierung haben Astronomen gezeigt, dass alle drei Bedingungen erfüllt werden können.
Astronomen glauben, dass die Clusterphase etwa hundert Millionen Jahre dauert, und dies reicht völlig aus, um massive und entfernte Planeten (wie Neptun) zwischen den schwersten Sternen zu verteilen. In ähnlicher Weise kann man die Natur vieler transneptunischer Objekte im Kuipergürtel erklären - solche, die sich in einer Entfernung von 30 bis 55 astronomischen Einheiten von der Sonne befinden.
Aufräumen
Laut spanischen und britischen Astronomen ist Planet X in der Lage, die Umlaufbahnen von Himmelskörpern im Sonnensystem zu stören und sie aus ihm herauszuwerfen. Wissenschaftler analysierten den Einfluss von Planet X auf die Bewegung von sechs extremen Objekten jenseits der Umlaufbahn von Neptun, deren Halb-Hauptachse 150 astronomische Einheiten überschreitet und deren Perihel 30 astronomische Einheiten beträgt.
Simulationen haben gezeigt, dass die Umlaufbahnen des Zwergplaneten Sedna und des Kandidaten 2012 VP113 für die nächsten mehrere hundert Millionen Jahre stabil bleiben werden. Andererseits sind die Flugbahnen der transneptunischen Objekte 2004 VN112, 2007 TG422 und 2013 RF98 (diese Himmelskörper erreichen einen Durchmesser von 100 bis 300 Kilometern) instabil und können nach mehreren zehn Millionen Jahren vom Planeten X aus dem Sonnensystem geworfen werden.
Auch der Einfluss von Planet X, französischen und brasilianischen Astronomen erklärte die Neigung der Laplace-Ebene des Sonnensystems. Wissenschaftler untersuchten die Dynamik der vier Riesenplaneten - Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Jeder dieser Himmelskörper beeinflusst den gesamten Drehimpulsvektor des Sonnensystems senkrecht zur Laplace-Ebene. Astronomen haben die Auswirkungen von Planet X auf die Sonne und Riesenplaneten untersucht. Es stellte sich heraus, dass dieser Effekt die Neigung von sechs Grad zwischen der Laplace-Ebene und der Ebene des Sonnenäquators erklärt.
Das analytische Modell beschreibt das Ausmaß der Neigung in Abhängigkeit von Masse, Exzentrizität (Orbitaldehnungsparameter), Semi-Major-Achse der Umlaufbahn von Planet X und Eigenschaften von Riesen. Einige Tage vor der Veröffentlichung dieser Entdeckung präsentierte die Astronomin Elizabeth Bailey in Zusammenarbeit mit den Entdeckern von Planet X ähnliche Schlussfolgerungen.
Sonnenbewegungsmodell
Bild: arXiv.org
Einige Wissenschaftler haben sich auch in gewagtere Hypothesen gewagt. Die Astrophysiker Daniel Whitmeier und John Mats aus den USA haben Planet X alle 27 Millionen Jahre für das Massensterben von Tieren auf der Erde verantwortlich gemacht. Die Theorie basiert auf der Tatsache, dass sich die Umlaufbahn der Rotation des Planeten X um die Sonne langsam neigt und alle 27 Millionen Jahre den Kuipergürtel überquert (30 bis 55 AE von der Sonne entfernt). Dies führt zu Gravitationsstörungen und Planet X drückt Kometen vom Kuipergürtel in das Innere des Sonnensystems. Sie bombardieren die Planeten (einschließlich der Erde). Wenn sie sich der Sonne nähern, zerfallen sie in Fragmente, was es dem Sonnenlicht erschwert, Himmelskörper (einschließlich der Erde) zu erreichen.
Laut Wissenschaftlern ist dieses Szenario für eine kosmische Erklärung des Massensterbens von Tieren am akzeptabelsten. Zwei weitere Szenarien - das Vorhandensein eines zweiten Sterns neben der Sonne und vertikale Schwingungen des Sterns, wenn er sich um das Zentrum der Galaxie dreht, erhalten, wie die Autoren bemerken, keine paläontologische Bestätigung. Zum ersten Mal schlugen Whitmeier und Mats 1985 ihre Hypothese vor. Ihre Studie wurde von Nature and Time veröffentlicht (mit Bild auf dem Cover). Nach der anfänglichen Hypothese von Wissenschaftlern ist Planet X ein- bis fünfmal schwerer als die Erde und hundertmal weiter von der Sonne entfernt.
Was weiter
Die Astronomen Carlos und Raul de la Fuente Marcos glauben, dass es nicht eine, sondern zwei Supererden außerhalb von Plutos Umlaufbahn gibt. Die verfügbaren Daten zur Perihelpräzession von Sedna, 148209, 2004 VN112, 2007 TG422, 2010 GB174, 2012 VP113 und 2013 RF98 sind nach den Arbeiten der Autoren eine gute Erklärung, wenn wir die Anwesenheit von mindestens zwei riesigen Himmelskörpern annehmen, von denen einer ein Planet sein kann X. Seit 2014 sprechen Carlos und Raul de la Fuente Marcos über die Möglichkeit der Existenz zweier Supererden außerhalb von Pluto.
Alle Schlussfolgerungen zu Planet X basieren nicht auf direkten Beobachtungen, sondern auf der Analyse seiner Auswirkungen auf andere Himmelskörper und Computersimulationsdaten. Laut Astronomen reichen 20 Tage Beobachtung am japanischen Subaru-Observatorium in Hawaii (USA) für die direkte Entdeckung des Planeten X. Wissenschaftler hoffen, dafür Zeit im Observatorium zu reservieren. Dann wird laut Brown und Batygin die Existenz von Planet X endgültig bewiesen.
Andrey Borisov
