Seit fast einem Jahrzehnt suchen Astronomen in den äußeren Bereichen des Sonnensystems nach Anzeichen eines hypothetischen neunten Planeten – bisher vergeblich. Experten zufolge stehen wir nun aber kurz vor seiner Entdeckung. Tief in den äußeren Bereichen des Sonnensystems – so weit von den bekannten Planeten entfernt, dass die Sonne kaum noch vom nächsten Stern zu unterscheiden wäre – könnte eine riesige, eisige Welt im Verborgenen lauern und darauf warten, entdeckt zu werden. Immer mehr Hinweise deuten auf einen hypothetischen Exoplaneten in den entferntesten Regionen unseres Sonnensystems hin. Diese Hinweise finden sich in eisigen Himmelskörpern, die auf ihren langen, gewundenen Bahnen um die Sonne die Neptunbahn kreuzen.
Planet Neun, wie er genannt wird, wurde 2016 von Konstantin Batygin und Michael Brown vom California Institute of Technology erstmals postuliert; Brown hatte 2005 auch den Zwergplaneten Eris entdeckt. Ihre ersten Daten konzentrierten sich hauptsächlich auf die Gruppe der transneptunischen Objekte (TNOs), also Objekte, die den größten Teil ihrer Umlaufbahnen weiter von der Sonne entfernt verbringen als Neptun. Das ist eine beträchtliche Entfernung. Konkret untersuchten die beiden Wissenschaftler stark geneigte TNOs, also Objekte, die die Sonne in einem steilen Winkel zur Ekliptik umkreisen.
Eine Künstlerdarstellung von Planet Neun, einer hypothetischen Welt, die nach Ansicht einiger Wissenschaftler unentdeckt in den äußeren Bereichen unseres Sonnensystems existiert. R. Hurt/IPAC/Caltech
Da das Sonnensystem aus einer Scheibe um die Sonne entstanden ist, könnte man erwarten, dass die Umlaufbahnen aller sonnenumkreisenden Objekte relativ nahe an der Ebene dieser Scheibe liegen. Einige Objekte weichen jedoch davon ab, und das Forschungsteam vermutet, dass die Gravitation von Planet Neun Objekte aus der Ekliptik zieht und sie in stark geneigte Umlaufbahnen mit gemeinsamen Apsiden (den sonnennächsten und sonnenfernsten Punkten ihrer Umlaufbahnen) gruppiert, die alle den gleichen Neigungswinkel zur Ekliptik aufweisen.
Einige Astronomen äußerten jedoch Skepsis und argumentierten, dass die von Batygin und Brown beobachtete Häufung lediglich eine durch Beobachtungsfehler verursachte Illusion sei. Das Caltech-Duo widerspricht dieser These und veröffentlichte im Frühjahr 2024 eine Arbeit, die sich mit Beobachtungen von transneptunischen Objekten mit geringer Bahnneigung befasst, die keine Häufungen aufweisen, aber dennoch charakteristische Merkmale zeigen.
Diese eisigen transneptunischen Objekte sind insofern ungewöhnlich, als sie den Großteil ihrer Lebensdauer Hunderte Male weiter von der Sonne entfernt verbringen als die Erde. Ihre Umlaufbahnen sind jedoch so stark elliptisch, dass sie sich der Sonne annähern und ihr kurzzeitig näher kommen als Neptun, der nur 30-mal weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde. In dieser Studie untersuchten die Wissenschaftler Objekte mit langperiodischen Umlaufbahnen, die aktiv mit Neptun interagieren, insbesondere solche, die seine Umlaufbahn kreuzen.
Die Existenz eines Planeten Neun mit einer Masse, die in etwa der des Neptun entspricht, könnte erklären, warum mehrere bekannte extreme transneptunische Objekte gehäuft im Weltraum auftreten. Diagramm erstellt mit dem WorldWide Telescope. Caltech/R.Hurt/IPAC
Genau genommen trifft dies nicht auf alle Objekte zu, die die Neptunbahn kreuzen. Pluto ist ein gutes Gegenbeispiel. Wie bei Pluto sind die Umlaufbahnen der meisten transneptunischen Objekte nicht so elliptisch wie in der neuen Studie des Teams dargestellt. Tatsächlich ermöglichen die Bahnen der meisten transneptunischen Objekte ihnen, über lange Zeiträume nahe genug an Neptun zu verbleiben, um von der Gravitation des Eisriesen beeinflusst zu werden.
Das Forschungsteam interessierte sich jedoch ausschließlich für transneptunische Objekte, die sich Hunderte von Astronomischen Einheiten von Neptuns Gravitationsfeld entfernt befinden und somit von Planet Neun beeinflusst werden könnten, sofern dieser existiert. Da diese Objekte aus allen Richtungen nahe der Ekliptikebene kommen und keine Clusterbildung aufweisen, ist der Vorwurf der Verzerrung, der gegenüber früheren Daten zu Clustern transneptunischer Objekte mit hoher Bahnneigung erhoben wurde, unbegründet.
Die untersuchten transneptunischen Objekte, wie alle Objekte auf ähnlichen Bahnen, verweilen nicht lange in ihren Umlaufbahnen. Über Millionen von Jahren schleudert die Gravitation des azurblauen Eisriesen Neptun sie unweigerlich umher, verstreut sie über weite Strecken und schleudert sie manchmal sogar ganz aus dem Sonnensystem. Das bedeutet, dass die Ursache für die Entstehung transneptunischer Objekte in Neptun-kreuzenden Umlaufbahnen ein kontinuierlicher Prozess ist. Es muss also einen ständigen Nachschub an transneptunischen Objekten geben. Daher kann die Ursache kein Ereignis aus der fernen Vergangenheit sein, wie etwa ein zu naher Vorbeiflug eines Sterns. Es muss sich um etwas handeln, das auch heute noch existiert.
Es gibt zwei Szenarien, in denen transneptunische Objekte regelmäßig in langgestreckte, schleifenförmige Umlaufbahnen eintreten könnten, die die Neptunbahn kreuzen. Das eine Szenario beinhaltet die galaktische Gezeitenkraft – die Gravitationskraft der uns umgebenden Milchstraße –, die auf Objekte in der Oortschen Wolke wirkt, welche weit jenseits von Neptun liegt. Diese Objekte werden aufgrund ihrer Entfernung von unserem Stern nur schwach von der Gravitation der Sonne beeinflusst, aber die galaktische Gezeitenkraft könnte sie näher an Neptun heranführen.
Ein anderes, vielleicht interessanteres Szenario wäre, dass die Gravitation von Planet Neun die Objekte der Oortschen Wolke so stark beeinflusst, dass sie sich schließlich Neptun annähern.
Batygin und sein Team – Michael Brown, Alessandro Morbidelli vom Observatoire de la Côte d’Azur in Nizza, Frankreich, und David Nesvorny vom Southwest Research Institute in Boulder, Colorado – führten zwei Simulationsreihen mit Beobachtungen realer, niedrig geneigter transneptunischer Objekte durch, die die Neptunbahn kreuzen, um zu ermitteln, welches Szenario genauer ist.
Ein Modell berücksichtigte einen Planeten mit der fünffachen Erdmasse, der die transneptunischen Objekte beeinflusst (die modellierten Eigenschaften von Planet Neun basierten auf Merkmalen, die frühere Daten am besten erklären, wie beispielsweise eine Häufung stark geneigter transneptunischer Objekte). Das andere Modell ließ Planet Neun vollständig außer Acht und simulierte lediglich galaktische Gezeitenkräfte. Welche dieser Optionen eignet sich am besten zur Lösung des Problems transneptunischer Objekte, die Neptun passieren?
Simulationen zeigten, dass Objekte mit geringer Bahnneigung, die sich über die Neptunbahn erstrecken, nur dann regelmäßig die Neptunbahn durchdringen könnten, wenn Planet Neun tatsächlich existierte und sie quasi „abschießen“ würde. Galaktische Gezeitenwirbel allein erwiesen sich als zu schwach, um transneptunische Objekte an Neptun vorbeiziehen zu lassen. Folglich nähern sich transneptunische Objekte in den Simulationen mit galaktischen Gezeitenkräften der Sonne bis zu einem bestimmten Abstand und halten dann Abstand. Im Szenario mit Planet Neun hingegen sind transneptunische Objekte auf verschiedenen Neptun-kreuzenden Bahnen verteilt, was mit unseren realen Beobachtungen übereinstimmt.
Unser Sonnensystem besteht offiziell aus acht Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Doch in den letzten Jahren haben Astronomen spekuliert, dass irgendwo in den Weiten unseres kosmischen Raums ein neunter Planet existieren könnte, der den klangvollen Spitznamen „Planet Neun“ trägt.
Und nein, wir sprechen nicht von Pluto, der 2006 vom Planetenstatus zum Zwergplaneten herabgestuft wurde. Wissenschaftler vermuten, dass Planet Neun ein Gas- oder Eisriese ist, Milliarden Kilometer von den anderen Planeten entfernt. Sollte er existieren, könnte er unser Verständnis von Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems grundlegend verändern.
Astronomen sagten voraus, wie groß dieser hypothetische Planet wäre, wie weit er entfernt sein könnte und sogar wo er sich auf seiner Umlaufbahn um die Sonne befinden würde. Dennoch gelang es Wissenschaftlern fast ein Jahrzehnt lang nicht, Planet Neun, auch Planet X genannt, nachzuweisen.
Die ungewöhnlichen Umlaufbahnen transneptunischer Objekte im und um den Kuipergürtel deuten darauf hin, dass sich im äußeren Sonnensystem etwas Massives verbirgt. Getty Images
Die Idee eines neunten Planeten im Sonnensystem entstand erstmals nach der Entdeckung des Uranus im Jahr 1781 und des Neptun im Jahr 1846, mehr als 3000 Jahre nachdem die Babylonier die anderen Planeten entdeckt hatten. Diese Entdeckungen bewiesen, dass das Sonnensystem viel größer war, als die Menschheit einst angenommen hatte, und weckten die Vermutung, dass noch weitere Welten auf ihre Entdeckung warten.
Abgesehen vom inzwischen degradierten Pluto wurde seither kein vollwertiger Planet mehr jenseits des Neptun oder des Kuipergürtels – dem riesigen Ring aus Asteroiden, Kometen und Zwergplaneten, der die Sonne jenseits des Neptun umkreist – entdeckt. Und je mehr Astronomen das äußere Sonnensystem kartierten, desto unwahrscheinlicher wurde es, dass sie etwas so Großes wie einen Planeten übersehen hatten.
Eine Entdeckung im Jahr 2004 veränderte die Situation jedoch. Wissenschaftler entdeckten, dass Sedna, ein potenzieller Zwergplanet jenseits des Kuipergürtels, die Sonne auf einer ungewöhnlichen Bahn umkreist. Diese ungewöhnliche Flugbahn deutete darauf hin, dass eine andere große Masse im äußeren Sonnensystem eine Gravitationskraft auf diesen Kleinplaneten ausübt. Ohne weitere Informationen war diese Hypothese jedoch schwer zu beweisen.
In einer Studie aus dem Jahr 2014 verkündeten Astronomen die Entdeckung eines kleineren Kuipergürtelobjekts mit der Bezeichnung 2012 VP113, dessen exzentrische Umlaufbahn der von Sedna ähnelt. Die Ergebnisse deuteten zudem darauf hin, dass weitere exzentrische transneptunische Objekte (TNOs) noch entdeckt werden könnten.
Diese Entdeckungen erregten die Aufmerksamkeit von Brown und seinem Kollegen, dem Caltech-Astronomen Konstantin Batygin. Ihnen fiel auf, dass Sedna und 2012 VP113 eine ähnliche Krümmung in ihren Umlaufbahnen aufwiesen. Diese gemeinsame Unregelmäßigkeit, die dazu führt, dass die Objekte kurzzeitig unter die Bahnebene bekannter Planeten fallen, legte die Vermutung nahe, dass etwas – vielleicht ein Asteroidenhaufen, ein Zwergplanet oder sogar ein ausgewachsener Planet – Gravitation auf diese Objekte ausübt.
Sollte Planet Neun entdeckt werden, werden Raumfahrtagenturen wahrscheinlich Sonden zu dieser fernen Welt entsenden. Anton Petrus
Seit 2016 setzen Brown, Batygin und andere ihre Suche nach Planet Neun fort. Obwohl sie ihn noch nicht gefunden haben, entdeckten sie weitere ungewöhnliche transneptunische Objekte, wodurch sich die Gesamtzahl auf 13 erhöht und die Existenz von Planet Neun weiter untermauert wird.
Diese Entdeckungen schränken auch die potenzielle Größe von Planet Neun, seine Entfernung von der Sonne und seine Umlaufbahn innerhalb des Sonnensystems ein.
Nach den genauesten Schätzungen ist dieser Planet etwa siebenmal so massereich wie die Erde, also fünf- bis zehnmal so massereich wie unser Planet. Damit wäre er der fünftmassereichste Planet im Sonnensystem, nach Jupiter, Saturn, Neptun und Uranus.
Brown berichtete, dass die Zusammensetzung von Planet Neun aufgrund seiner Entfernung zur Sonne wahrscheinlich „am ehesten der des Neptun ähnelt“. Das bedeutet, sein Durchmesser ist etwa doppelt so groß wie der der Erde. Einige Wissenschaftler vermuten zudem, dass Planet Neun, ähnlich wie die Gasriesen, von Monden umgeben sein könnte.
Falls Planet Neun existiert, befindet er sich wahrscheinlich etwa 500 Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt, also 500-mal weiter als die Erde. Das mag unglaublich klingen, doch wurden bereits Exoplaneten ähnlicher Größe entdeckt, die andere Sterne in ähnlich großen Entfernungen umkreisen, was diese Möglichkeit stützt.
In solch großer Entfernung könnte Planet Neun zwischen 5.000 und 10.000 Jahre für einen Umlauf um die Sonne benötigen. Seine Umlaufbahn ist wahrscheinlich stark elliptisch, sodass seine Entfernung zur Sonne im Laufe der Zeit erheblich variieren könnte. Zudem verläuft seine Umlaufbahn vermutlich nicht in derselben Ebene wie die der anderen Planeten, was seine Entdeckung zusätzlich erschwert.
Die ungewöhnliche Umlaufbahn von Planet Neun und seine extreme Entfernung von der Sonne deuten darauf hin, dass es sich um einen vagabundierenden Planeten handeln könnte – eine interstellare Welt, die von der Sonne eingefangen wurde, nachdem sie aus ihrem Sonnensystem ausgestoßen worden war. Brown und Batygin gehen jedoch davon aus, dass Planet Neun wahrscheinlich zusammen mit den anderen Planeten des Sonnensystems entstanden ist.
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Viele Astronomen sind vorsichtig optimistisch, was die Existenz von Planet Neun angeht.
Alessandro Morbidelli, Astronom an der Sternwarte Côte d’Azur in Frankreich, teilte Live Science per E-Mail mit, dass die Existenz von Planet Neun „höchstwahrscheinlich“ sei. „Es gibt mehrere indirekte Hinweise auf seine Existenz“, fügte Morbidelli hinzu, der die Arbeit von Brown und Batygin aus dem Jahr 2016 vor ihrer Veröffentlichung begutachtet hatte.
Wissenschaftler vermuten, dass sich irgendwo in den entlegensten Winkeln unseres Sonnensystems ein neunter Planet verbirgt, und ein neues Teleskop könnte seine Existenz endlich beweisen. Nicholas Forder
David Rabinowitz, Astrophysiker an der Yale University, stimmte zu, dass es da draußen wahrscheinlich etwas gibt und dass „Planet Neun“ „zum jetzigen Zeitpunkt die beste Erklärung“ sei, wie er gegenüber Live Science erklärte. Die Entdeckungen neuer exzentrischer transneptunischer Objekte seit der ersten Aufstellung der „Planet Neun“-Hypothese hätten das Vertrauen in die Theorie gestärkt, fügte er hinzu.
„Es war eine echte Achterbahnfahrt! Meine Zuversicht schwankte von 90 % auf nur noch 10 % oder weniger“, schrieb Sean Raymond, Forscher am Astrophysiklabor Bordeaux in Frankreich, in einer E-Mail an Live Science. „Ich hoffe sehr, dass es stimmt, aber ich bin mir immer noch nicht sicher, ob ich es wirklich glauben soll.“
Zweifel an Planet Neun rühren von alternativen Erklärungen für das ungewöhnliche Verhalten transneptunischer Objekte her. So könnten die von Brown und Batygin beobachteten Gravitationsanomalien beispielsweise durch ein junges Schwarzes Loch, eine unsichtbare riesige Staubscheibe oder eine historische Begegnung mit einem vagabundierenden Planeten verursacht sein. Darüber hinaus könnten transneptunische Objekte darauf hindeuten, dass wir unser Gravitationsmodell anpassen müssen.
Andere glauben, dass die scheinbaren Knicke in den TNOs einfach nur ein „Beobachtungsfehler“ sind, da es einfacher sei, TNOs zu entdecken, die näher an der Erde sind als weiter entfernte, sagte Samantha Lawler, Astronomin an der Universität von Regina in Kanada und prominente Kritikerin der „Planet Neun“-Hypothese, in einer E-Mail an Live Science.
„Ich glaube, es gibt im äußeren Sonnensystem noch viele wirklich interessante Himmelskörper, die noch entdeckt werden müssen“, sagte Lawler. Planet Neun gehöre aber nicht dazu, fügte sie hinzu.
Brown und Batygin widersprechen jedoch der Ansicht, dass ein Beobachtungsfehler die Illusion der Existenz eines neunten Planeten erzeugt.
„Ich bin mir genauso sicher wie Sie, dass Planet Neun existiert, bis Sie ihn finden“, sagte Brown.
Wenn Planet Neun also existiert, warum haben wir ihn noch nicht entdeckt? Die kurze Antwort lautet: „Der verborgene Planet ist sehr, sehr weit entfernt“, sagte Brown. Das von ihm reflektierte Licht wäre, nachdem es den größten Teil des Sonnensystems (zweimal) passiert hat, sehr schwach, was eine Beobachtung praktisch unmöglich macht.
Anfangs wussten die Forscher auch nicht, wo sich der Planet in seiner vermuteten Umlaufbahn befand. Das bedeutete, dass sie einen riesigen Himmelsbereich absuchen mussten, um diesen lichtschwachen Himmelskörper zu finden – ein bisschen so, als würde man versuchen, „einen einzelnen weißen Wal im Ozean zu finden“, sagte Brown.
Laut Brown haben die Forscher inzwischen Tausende von Bildern aus mehreren Himmelsdurchmusterungen entlang der projizierten Umlaufbahn von Planet Neun analysiert und nach Objekten gesucht, die sich im Laufe der Zeit bewegen.
Leider ist der Nachthimmel voller heller, sich bewegender Objekte wie Kometen, sodass die Forscher „eine Menge Schrott“ durchforsten müssen, um den Planeten zu finden, fügte Brown hinzu.
In ihrer neuesten Arbeit analysierten Brown und Batygin Daten des Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS) am Haleakala-Observatorium auf Hawaii und schlossen mit Sicherheit etwa 78 % der vorgeschlagenen Umlaufbahn als mögliche Hafenstandorte aus.
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