Eine Illustration, die einen Schurkenplaneten zeigt, der das Sonnensystem in großer Entfernung umkreist.(Bildnachweis: Robert Lea (erstellt mit Canva))
Wenn Sie sich das nächste Mal Sorgen machen, dass Ihre Sammelleidenschaft ein wenig aus dem Ruder läuft, können Sie sich damit trösten, dass die Sonne auch ein wenig sammelt: Statt Comics (schuldig im Sinne der Anklage), Baseballkarten, alte Turnschuhe oder Pokémon-Karten zu horten, schnappt sich die Sonne vorbeiziehende Schurkenplaneten – und sie ist nicht wählerisch. Die Sonne ist in der Lage, sowohl kleine Planeten als auch jupitergroße Gasriesen zu schnappen, die ihr zu nahe kommen; unser Stern hält sie dann am Rande des Sonnensystems fest.
Wie jeder Sammler weiß, ist der Handel einer der wichtigsten Bestandteile eines jeden Sammlerhobbys – und das gilt auch für das Sonnensystem.
Es ist in der Lage, seine wertvollen abtrünnigen Planeten mit denen zu tauschen, die von seinem benachbarten Sternensystem Alpha Centauri aufgenommen wurden. Und neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass entlaufene Welten, die vom Sonnensystem aufgenommen wurden, Milliarden von Jahren um dessen Randgebiete kreisen könnten, bevor sie sich der Sonne nähern und möglicherweise Chaos im inneren Sonnensystem verursachen.
Wissenschaftler vermuten schon seit einiger Zeit, dass das Sonnensystem vorbeiziehende Objekte wie Kometen und Asteroiden einfangen und sie jenseits der Oortschen Wolke, einer kugelförmigen Hülle aus Billionen von Eiskörpern an den äußeren Rändern des Sonnensystems, sammeln kann.
Die neuen Forschungen zeigen, dass diese „Einfangregion“ weit über die Oortsche Wolke hinausgeht, die etwa zwei Lichtjahre von der Erde entfernt ist (etwa 126.000 Mal die Entfernung zwischen Erde und Sonne). Die Arbeit zeigt auch, dass unser Planetensystem in der Lage ist, Körper einzufangen, die viel größer sind als Kometen oder Asteroiden.
„Wir haben herausgefunden, dass die Entfernung, über die Objekte in unser Sonnensystem eingefangen werden können, weitaus größer ist als bisher angenommen“, sagte Edward A. Belbruno, Forschungsautor und Professor für Mathematik an der Yeshiva University, gegenüber kosmischeweiten.de. „Wir haben herausgefunden, dass Objekte aus einer Entfernung von etwa 3,81 Lichtjahren eingefangen werden können, was nahe am nächsten Sternensystem, dem Alpha Centauri-System, liegt.“
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Während unser Sonnensystem nicht in der Lage wäre, ein Objekt mit einer Masse in der Größenordnung der Sonne oder größer einzufangen, da dies den Gravitationseinfluss der Sonne beeinträchtigen würde, ist es in der Lage, Schurkenplaneten mit einer Masse bis zu der des Jupiters einzufangen, der tausendmal weniger massiv ist als die Sonne.
„Das ist ein sehr interessantes Ergebnis“, so Belbruno weiter.
Ein Diagramm, das die Entfernung zeigt, in der Forscher vermuten, dass unser Planetensystem Schurkenplaneten sammeln könnte. (Bildnachweis: NASA / JPL-Caltech/Robert Lea)
Aufnahme eines kosmischen Waisenkindes
Rogue-Planeten sind Welten, die aus ihrem eigenen Planetensystem herausgeschleudert wurden. Dies kann geschehen, wenn ein vorbeiziehender Stern die Gravitationsstabilität eines Planetensystems stört oder einfach durch natürliche Turbulenzen in einem jungen Sternensystem.
Man schätzt, dass die Milchstraße mit einer riesigen Anzahl frei schwebender Schurkenplaneten bevölkert ist. In unserer Galaxie gibt es möglicherweise bis zu einer Quadrillion (10 gefolgt von 14 Nullen) Schurkenplaneten, die aus ihren Heimatsystemen herausgeschleudert wurden und als kosmische Waisen durch die Milchstraße wandern.
Während sich viele Forschungen darauf konzentrieren, wie Schurkenplaneten ausgestoßen werden können, befassen sich weniger Studien mit der Möglichkeit, dass diese Himmelswaisen ein neues Zuhause finden können.
Eine Illustration zeigt einen kalten, verwaisten Schurkenplaneten, der aufgrund des Fehlens eines Muttersterns mit Eis bedeckt ist und keine eigene Lichtquelle besitzt. (Bildnachweis: NASA’s Goddard Space Flight Center)
Das Wissenschaftlerduo, das hinter dieser Forschung steht, darunter der ehemalige NASA-Experte James Green, entdeckte etwas Überraschendes bei der Erfassung vorbeiziehender Schurkenplaneten. Green stellte fest, dass es tatsächlich zwei gravitationsmäßig stabile Punkte oder „Lagrange-Punkte“ gibt, an denen eine Verschränkung auftreten kann.
„An diesen beiden Lagrange-Punkten gibt es zwei ganze Regionen, kleine Öffnungen, durch die Dinge in das Sonnensystem gelangen können“, sagte Belbruno. „Der eine zeigt in Richtung Galaktisches Zentrum, der andere davon weg.“
Der Mathematikprofessor mit einer Leidenschaft für Himmelsmechanik erklärte, dass sich die Planeten, die an diesen Öffnungen in das Sonnensystem eintreten, zunächst sehr langsam um unsere Sonne bewegen und etwa 100 Millionen Jahre lang einen Abstand von 3,81 Lichtjahren halten. Danach beginnen sie, sich spiralförmig nach innen zu bewegen, ein Prozess, der Milliarden von Jahren dauern kann.
Belbruno erklärte, dass ein interessanter Faktor, den er und Green in Bezug auf diese Migration gefunden haben, darin besteht, dass der Neuzugang zum Sonnensystem in einem Muster umlaufen wird, das als „fraktale Kurve“ bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um eine mathematische Kurve mit einer Form, die bei Vergrößerung das gleiche Muster von Unregelmäßigkeiten wiederholt. Ein berühmtes Beispiel dafür ist die Mandelbrot-Menge. „Man erhält diese wirklich cool aussehenden Kurven, vor allem, wenn das Objekt immer näher an seinen Einfangort herankommt“, erklärt Belbruno.
Eine Illustration der Mandelbrot-Menge, des wohl berühmtesten Fraktals. (Bildnachweis: Wolfgang Beyer)
Ich muss sie alle fangen!
Die Sonne ist nicht wählerisch, wenn es um die Masse der Planeten geht, die sie einfängt, aber sie hat ein Kriterium für ihre verwaisten Planeten, die sie sammelt.
Belbruno erklärte, dass sich ein abtrünniger Planet mit einer relativ geringen Geschwindigkeit von einigen hundert Meilen pro Stunde fortbewegen müsste, um eingefangen zu werden. Das ist nach irdischen Maßstäben extrem schnell, aber es ist ein kosmisches Kriechen, wenn man bedenkt, dass Objekte mit entweichender Planetenmasse mit einer Geschwindigkeit von über 1,2 Millionen Meilen pro Stunde (1,9 Millionen Kilometer pro Stunde) entdeckt wurden.
Die langsamen Geschwindigkeiten dieser eingefangenen Schurkenplaneten bedeuten, dass es ein wahres Reservoir solcher Objekte geben könnte, die die Sonne über Milliarden von Jahren umkreisen (in Entfernungen von bis zu 3,81 Lichtjahren).
Was würde passieren, wenn sich ein eingefangener Schurkenplanet seinen Weg ins Sonnensystem bahnt? Nun, Belbruno sagte, dieser Effekt würde von der Größe und Masse des Planeten abhängen.
„Nehmen wir an, dieser Planet hätte die Größe des Jupiters und driftet in unser Sonnensystem“, sagte er. „Ein Objekt von der Größe des Jupiters, das in unser Sonnensystem eindringt, würde die Umlaufbahnen in gewisser Weise dramatisch verschieben. Es hätte unmittelbare Auswirkungen auf die Dynamik der Bewegung der Erde um die Sonne, und das würde definitiv das Leben auf diesem Planeten beeinflussen.
„Es ist nicht undenkbar, dass dadurch einige Planeten des Sonnensystems selbst abtrünnig werden könnten.“
Die Schwerkraft eines frei schwebenden „Schurkenplaneten“ kann das Licht eines fernen Sterns ablenken und bündeln, wenn er dicht vor ihm vorbeizieht. Aufgrund des verzerrten Bildes erscheint der Stern vorübergehend viel heller. (Bildnachweis: J. Skowron/Warsaw University Observatory)
Natürlich kann es sein, dass der Schurkenplanet es nie bis zum inneren Sonnensystem schafft. Wie bereits erwähnt, würde eine Umkreisung der Sonne in einer Entfernung von 3,81 Lichtjahren einen eingefangenen Schurkenplaneten sehr nahe an Alpha Centauri heranbringen, der seine eigenen Schurken einfangen und auf Distanz halten kann.
Das bedeutet, dass die beiden Sternensysteme ihre gefangenen Schurken austauschen könnten, wie Kinder ihre Baseballkarten.
„Die Schwerkraft unseres Sonnensystems reicht nahe an die von Alpha Centauri heran. Das würde bedeuten, dass die Einfangzone von Alpha Centauri sehr nahe an die unserer Sonne heranreicht“, sagte Belbruno. „Die beiden Systeme überlappen sich in ihrer Gravitationswirkung vollständig, und das bedeutet, dass Objekte, die hin- und herfliegen, sehr, sehr natürlich wären.“
Die Arbeit der Wissenschaftler basiert derzeit auf mathematischen Modellierungen, wobei Belbruno darauf hinweist, dass es aufgrund der geringen Lichtausstrahlung von Schrottplaneten äußerst schwierig wäre, einen solchen hinter der Oortschen Wolke auszumachen.
Ein hilfreicher Faktor bei der Suche ist die Tatsache, dass Belbruno und Green die beiden Einfangstellen genau lokalisiert haben, wobei diese Lagrange-Punkte ein natürlicher Ort sind, um mit der Suche nach angenommenen verwaisten Planeten zu beginnen. Eine solche Suche könnte derzeit die Möglichkeiten der Teleskoptechnologie übersteigen, obwohl das James Webb Space Telescope (JWST) möglicherweise thermische Emissionen einer solchen Welt im Infrarotlicht erkennen könnte.
„Viele Objekte könnten sich dort draußen in Warteschleifen befinden und sich spiralförmig um die Sonne bewegen“, schloss Belbruno. „Wenn sie hineingekommen sind, können sie nicht mehr herauskommen – selbst wenn sie vor 4 Milliarden Jahren in das Sonnensystem gekommen sind. Es ist definitiv möglich, dass es da draußen bereits eingefangene Schurkenplaneten gibt.
„Wir wissen es einfach nicht.“
Ein Vorabdruck der Studie kann auf dem Paper Repository arXiv eingesehen werden.
