Wir wissen, dass die großen Planeten in unserem Sonnensystem nicht dort entstanden sein können, wo sie sich heute befinden. Als sich vor 4.5 Milliarden Jahren die Planeten gebildet hatten, war das Sonnensystem noch in die ursprüngliche Scheibe aus Gas und Staub eingebettet; das Material, aus dem Sonne und Planeten überhaupt erst entstanden sind. Die Planeten mussten sich durch Gas und Staub bewegen und das führte dazu, dass sich ihre Bahnen veränderten. Hier habe ich diese planetare Migration schon im Detail beschrieben. Mit ihr lässt sich vieles erklären: Die erhöhte Anzahl an Asteroideneinschlägen vor etwa 4 Milliarden Jahren, die resonanten oder stark exzentrischen Bahnen von Exoplaneten und die große Anzahl an vagabundierende Planeten die unsere Milchstraße durchstreifen. Einer davon könnte aus unserem Sonnensystem stammen. Denn neue Computersimulationen zeigen, dass es früher vielleicht 5 große Gasplaneten hatten von denen einer im Zuge der planetaren Migration aus dem System geworfen wurde!

David Nesvorny vom Southwest Research Institute in Boulder, Colorado hat sich in seiner Arbeit mit dem Titel “Young Solar System’s Fifth Giant Planet?” die Sache mit der Migration im Sonnensystem nochmal genau angesehen. Wo genau müssen die Planeten entstanden sein und wie groß war die Gasscheibe damals? Welche Ausgangskonfiguration führt am ehesten zu dem Zustand, den wir heute beobachten?

Das ist nicht so einfach wie es klingt, denn bei der Migration ist auch jede Menge Chaos involviert. Solange die Gasscheibe noch da ist, läuft alles halbwegs geordnet ab. Aber wenn sie verschwindet (irgendwann haben die Planeten alle Gasmoleküle eingesammelt bzw. hat der Sonnenwind alles davon geblasen), dann gehts rund. Es dauert dann ein Weilchen, bis sich die Planeten auf halbwegs stabilen Bahnen angeordnet haben. Die Migration kann die Bahnen von Planeten sehr exzentrisch machen; sie können einander dann sehr nahe kommen und solche nahe Begegnungen können die Bahnen dann dramatisch ändern bzw. Planeten ganz aus dem System werfen.

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Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun: Fehlt da noch einer? (Bild: NASA)

Nesvorny hat nun jede Menge verschiedene Ausgangssituationen simuliert und nachgesehen, wie sie sich entwickeln. Dabei hat er nicht nur die vier bekannten großen Planeten – Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – berücksichtigt, sondern in manchen Modellen auch noch einen fünften Planeten hinzugefügt. Der befand sich zwischen Saturn und Uranus bzw. außerhalb der Neptunbahn und seine Masse war mit der Uranus bzw. Neptunmasse vergleichbar. Zu Beginn der Simulation befinden sich die Planeten alle viel näher an der Sonne als heute; keiner war weiter entfernt als 15 astronomische Einheiten (heute ist Uranus 20 und Neptung 30 astronomische Einheiten entfernt). Das ganze wurde für verschiedene Ausgangsmassen der Gasscheibe durchgeführt; am Ende waren es knapp 6000 Simulationen bei denen die Bewegung der Himmelskörper für jeweils 100 Millionen Jahre verfolgt wurde (danach war die Scheibe verschwunden und die Migration hört auf). Danach wurde der erreichte Endzustand untersucht und überprüft, wie stark er der heutigen Situation ähnelt.

Wenn man mit den bekannten vier Planeten startet, dann erhält man (abhängig von der Masse der Scheibe) Ende in 10 bis 13 Prozent ein System, dass dem heutigen ausreichend ähnlich ist. Wird dagegen der fünfte Planet inkludiert, dann erhöht sich der Anteil auf bis zu 37 Prozent! Wenn das Ausgangssystem dichter besetzt ist, dann existieren mehr Möglichkeiten für Interaktion und Chaos und mehr Möglichkeiten, am Ende das heutige Planetensystem zu erreichen. Es ist auch nicht verwunderlich, dass solche anfänglich kompakten Systeme unterwegs den einen oder anderen Planeten verlieren und aus dem Sonnensystem werfen. Wenn unsere Milchstraße wirklich voller vagbundierender Planeten ist, dann müssen die ja irgendwo her kommen.

Natürlich ist es immer schwer bis unmöglich, konkrete Aussagen über solche singulären Ereignisse in der Vergangenheit zu machen. Aber die Simulationen zeigen zumindest, dass es wesentlich wahrscheinlicher ist, dass unser Sonnensystem früher mehr Planeten hatte als heute.

P.S. An dieser Geschichte sieht man schön den Effekt von Öffentlichkeitsarbeit. David Nesvorny hat seine Arbeit nur auf dem Preprint-Server arXiv eingestellt. Was dort erscheint lesen hauptsächlich die Wissenschaftler; Journalisten schauen dort eher selten rein und dementsprechend wundert es auch nicht, dass diese Geschichte völlig unbemerkt blieb. Hätte Nesvorny dagegen eine Pressemitteilung verschickt, dann wäre “Sonnensystem hat einen Planeten verloren!” sicher in vielen Medien gelandet (so wie es ja auch bei Tyche der Fall war – und die Belege für die Existenz von Tyche sind auch nicht wirklich besser als die für den fünften Gasriesen). Wenn man will, dass die Medien interessante Geschichten über Wissenschaft erzählen, muss man sie darauf hinweisen. Selbst recherchieren nur mehr wenige Journalisten; zumindest wenn es um Wissenschaft geht…

Kommentare (39)

  1. #1 Stoffel
    19. September 2011

    @Florian
    Müsste es statt “Das ist noch so einfach wie es klingt,..” nicht heißen: “Das ist nicht so einfach wie es klingt,…”

  2. #2 W-
    19. September 2011

    Wenn das Ausgangssystem dichter besetzt ist, dann existieren mehr Möglichkeiten für Interaktion und Chaos und mehr Möglichkeiten, am Ende das heutige Planetensystem zu erreichen

    Ja wird dann nicht jedes Modell mit mehr als 4 Gasriesen automatisch “realisischer”, d.h. kann mit höherer Wahrscheinlichkeit unsere Sternkonstellation am Ende ausspucken;
    so ne Art “self fulfilling prophecy”? Oder kann Nesvorny zeigen, dass bei >5 Planeten die Wahrscheinlichkeitskurve wieder absinkt?

  3. #3 Florian Freistetter
    19. September 2011

    @W-“? Oder kann Nesvorny zeigen, dass bei >5 Planeten die Wahrscheinlichkeitskurve wieder absinkt? “

    In diesem Artikel nicht. Aber zu viele Planeten bringen nichts; weil irgendwann – dynamisch gesehen – kein Platz mehr ist. Die würden dann einfach alle ineinander rummsen und fertig. Aber es wäre schon interessant zu sehen, was z.B. bei 6 Planeten passiert – als Gutachter wäre das etwas, was ich vorschlagen würde.

  4. #4 Bullet
    19. September 2011

    Deswegen lese ich hier so gerne. Natürlich wär diese Geschichte glatt an mir vorbeigegangen. Vielen Dank. Wieder ein Mosaiksteinchen mehr im Puzzle des Sonnensystems.

  5. #5 Wurgl
    19. September 2011

    Puzzle oder nicht … hmm.

    Wie weit wäre so ein Planet jetzt entfernt? Okay, Obergrenze gibt es zwar sicher, aber die ist schwer abzuschätzen. Was wäre die Untergrenze?

  6. #6 derari
    19. September 2011

    Ich selbst kann mich noch an eine Zeit erinnern, wo wir neun Planeten hatten. Früher war alles besser *duckundwech*

  7. #7 HaDi
    19. September 2011

    Ich denke da spontan an Sitchins Rollsiegel mit den elf Punkten um den Stern – mal schauen, wie lange es dauert, bis hier jemand schreibt: “HA! Die Sumerer haben das schon damals gewusst! Altes Wissen ist der modernen Wissenschaft mal wieder überlegen”

    (SCNR)

  8. #8 Florian Freistetter
    19. September 2011

    @Wurgl: “Puzzle oder nicht … hmm. Wie weit wäre so ein Planet jetzt entfernt? “

    Naja, der kann irgendwo sein 😉 Aber er muss mal mindestens mit dritter kosmischer Geschwindigkeit das Sonnensystem verlassen haben. Und hatte knapp 4 Milliarden Jahre Zeit, von uns weg zu fliegen. Aber wenn man wissen wollte, wie genau er entfernt ist, müsste man auch genau wissen, wie sich alle anderen Sterne im Laufe der Zeit bewegt haben und das ist knifflig. Wie gesagt: er kann irgendwo sein 😉

  9. #9 Unwissend
    19. September 2011

    “Wieder ein Mosaiksteinchen mehr im Puzzle des Sonnensystems.”

    Muss aber ein großes Puzzle sein.

  10. #10 Bullet
    19. September 2011

    Oja. Frag mal den Blogchef. 🙂 Aber das war ja – wie du sicher erkannt hast – eher metaphorisch gemeint.

  11. #11 Bullet
    19. September 2011

    Das Jahr hat 31,5 Millionen Sekunden. Wenn ich spaßenshalber die Geschwindigkeit eines flüchtenden Planeten mit etwas über 30 km/s festlege, bin ich zufälligerweise bei … öh … genau 1 Mrd. km/Jahr. Wenn ich jetzt 4 Mrd. Jahre lang einen Planeten mit 1 Mrd. km/y in eine Richtung fliegen lasse, bin ich bei einer Schlußdistanz von 4*10^18 km. Ein Lichtjahr sind etwa 10^13 km, 4*10^18 km sind also etwa 400 000 Lichjahre in gerader Linie – was in einer Umgebung wie “mitten in einer Galaxis” wohl eher nicht vorkommt.
    Florian hat also sehr recht: dieser Planet kann inzwischen irgendwo in der Milchstraße sein.
    Ich muß zugeben, daß ich nur deswegen gerechnnet hab, weil ich sowas wie “aber höchstens innerhalb einer Kugel von 2500 LJ (oder so)” herausbekommen wollte. Naja, falsch gedenkt. 🙂

  12. #12 Wurgl
    19. September 2011

    *gna* Muss ich selber rechnen 🙁 *heul*

    Die Mindestgeschwindigkeit war klar. Und selbstverständlich ignoriere ich bei so einer Abschätzung alle anderen Sterne. Mit Einbeziehung dieser anderen Sterne kann man wohl nix herumrechnen, höchstens eine maximale Entfernung.

    Mal kurz das Keplergesetz eingesetzt. Ich setz mal als Untergrenze eine Ellipse mit 4 Mrd Jahren Umlaufzeit ein. Dann komm ich auf 8 Mio AE als Entfernung oder ~600 Lichtjahre.

    Okay. Der kann wirklich “überall” sein 🙂

  13. #13 nichtschonwieder
    19. September 2011

    Ihr merkt doch überhaupt nix, dieser 5. Gasplanet ist natürlich, na, na, jaaaa NIBIRU. Leider hat er, bei seinem letzten Durchflug durch´s Sonnensystem in Höhe der Venusbahn, die Ausfahrt verpasst und dadurch verspätet er sich um ein paar Millionen Jahre. (er muss jetzt einmal um die Milchstraße rum) Das ist natürlich auch der Grund, warum er am 21.12. 2012 nicht auftaucht und die Mayas doch recht haben!! Die konnten nicht sehen, es gab halt noch keine Teleskope, das der Planet zwar rechts geblinkt hat, aber dann doch geradeaus geflogen ist. 😉

  14. #14 Wurgl
    19. September 2011

    Quark! Da hat mir der Rechner einen bösen Streich gespielt. ca. 125 Lichtjahre. Trotzdem weit genug weg für “überall”

  15. #15 Bullet
    19. September 2011

    @Wurgl: hö? Rechne mal laut.

  16. #16 Wurgl
    19. September 2011

    Jau. Nochmals mal 2. *schäm*

    Ich bin eben naturdoof 🙁

    Als Ansatz war eine Umlaufzeit von 8 Mrd Jahren. Also gerade eben nicht so ganz von der Sonne gelöst. Und dann sollte die große Halbachse 3teWurzel ((8 Mrd)^2) in AE sein. Und die Entfernung grob das doppelte. Oder hab ich noch einen weiteren Fehler?

  17. #17 Bullet
    19. September 2011

    Naja … die “Zweite Kosmische Geschwindigkeit” sagt ja gerade aus, daß der Körper eben keine Bahnellipse mehr beschreibt. Denn er entflieht ja dem Einfluß der Sonne. 😉

  18. #19 Bjoern
    19. September 2011

    @Bullet: Deine Rechnung wäre auch deutlich schneller gegangen… 30 km/s ist 1/10000 der Lichtgeschwindigkeit – also kommt man damit in 4 Milliarden Jahren wie weit? Ganz einfach: 4 Milliarden Lichtjahre / 10000 = 400 000 Lichtjahre. Fertig.

  19. #20 Wurgl
    19. September 2011

    Nee Bullet. Deine Rechnung sehe ich erst jetzt. Du hast total ignoriert, dass ein Körper mit zunehmender Entfernung von der Sonne immer langsamer wird.

  20. #21 Bullet
    19. September 2011

    Haha, Bjoern, stümmt. So is das manchmal.
    Wurgl: na ja … ich gebe zu, ich hab den Zusatz weggelassen. Aber das mit Berechnung: wenn ich in der heutigen Uranusumgebung (etwa 20 AE, davon bin ich mal frech ausgegangen) einen Planeten auf über 30 km/sek beschleunige, is er derartig über der “Normal-Orbitalgeschwindigkeit”, daß die Sonne nicht lange genug Zeit hat, seine Abdrift merklich aufzuhalten. Wikipedia sagt zu Uranus:
    Mittlere Orbitalgeschwindigkeit – 6,81 km/s.
    Bevor also die Sonne durch ihren Gravitationszug Uranus signifikant bremsen kann, ist er raus ausm System.

  21. #22 Wurgl
    19. September 2011

    Ja Bullet!

    Aber beim Uranus braucht der nicht mehr die 30km/s um auszubüchsen. Dort reichen Daumen mal Pi die 6,81 * Wurzel 2. Und so gewaltig Speed kann der nicht bekommen, wenn eine Körper beschleunigt wird, dann werden andere abgebremst. Energieerhaltung gilt ja trotzdem.

  22. #23 Polaris
    19. September 2011

    @FF

    Selbst recherchieren nur mehr wenige (…) wenn es um Wissenschaft geht (…) dementsprechend wundert es auch nicht, dass diese Geschichte völlig unbemerkt blieb.

    Ich weiss schon seid einiger Zeit von dieser Annahme und es freut mich, wieder davon zu hören. Danke.

  23. #24 Bullet
    19. September 2011

    @Wurgl:

    Und so gewaltig Speed kann der nicht bekommen, wenn eine Körper beschleunigt wird, dann werden andere abgebremst. Energieerhaltung gilt ja trotzdem.

    Vorsicht! Das hängt von der Masse des anderen Körpers ab. Wenn der andere Körper Jupiter ist, hast du eine schöne Schleuder.

  24. #25 phaust
    19. September 2011

    Vielleicht ist es nicht mal so schlimm das die Nachricht nicht direkt an die Presse ging, sonst hätte es vermutlich ein final update fürs final update gegeben. Andererseits kann man nun natürlich agumentieren das die NASA die information bewusst unterdrückt hat.

  25. #26 Anne
    19. September 2011

    Toller Beitrag. Wenn man sich überlegt das unser Sonnensystem früher einen großen Gasplaneten mehr hatte und der jetzt irgendwo da draussen rum stromert, dann könnte man auf den Gedanken kommen, das sowas vielleicht auch anderswo passiert und eines Tages vielleicht so ein Planet von unserem Sonnensystem eingefangen wird. Das wär doch mal ne tolle Sache. Solange er nicht gerade mit der Erde zusammen stößt 😉

  26. #27 Wurgl
    19. September 2011

    Ich glaub nicht, dass so ein zusätzlicher Planet so eine tolle Sache wäre. Je nach Größe wäre erstmal gewaltiges Durcheinander und danach könnte die Erde näher an der Sonne dran sein oder auch weiter weg kreisen. Beides wäre nicht so toll. Ich will weder einen Wüstenplaneten noch eine Eishölle.

  27. #28 Tommek
    19. September 2011

    Was haltet ihr von Sitchins These, das die “alte” Erde vor 4 Milliarden Jahren von einem Mond, wahrscheinlich einer von Nibiru, getroffen wurde un in 2 Teile zerbrochen ist.
    Der eine Teil wurde unsere Erde mit Mond und der Rest schwebt als asterioidengürtel herum. Da es der A.Gürtelnormalerweise bei der Entstehung unseren Systems eigentlich zum Planeten schaffen müsste, aber erst später entstand, blieben nur die bruchstücke in der jetzigen Umlaufbahn. So schrieb es Sitchin.

    Was meint Ihr/Florian dazu?

  28. #29 Florian Freistetter
    19. September 2011

    @Tommek: “Was haltet ihr von Sitchins These, das die “alte” Erde vor 4 Milliarden Jahren von einem Mond, wahrscheinlich einer von Nibiru, getroffen wurde un in 2 Teile zerbrochen ist. Der eine Teil wurde unsere Erde mit Mond und der Rest schwebt als asterioidengürtel herum. “

    Das ist absoluter Humbug. So funktioniert die Realität nicht.

    “Da es der A.Gürtelnormalerweise bei der Entstehung unseren Systems eigentlich zum Planeten schaffen müsste, aber erst später entstand, blieben nur die bruchstücke in der jetzigen Umlaufbahn. So schrieb es Sitchin. Was meint Ihr/Florian dazu? “

    Nein, der Asteroidengürtel müsste es eben gerade nicht zum Planeten schaffen. Man weiß mittlerweile recht gut, dass die Gravitationskraft des nahen Jupiters dort die Entstehung eines Planeten verhindert hat. Außerdem ist dort VIEL zu wenig Material vorhanden; alle Asteroiden im Gürtel zusammengnommen machen gerade mal ein fünftel der Mondmasse aus! http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/07/die-grosse-der-asteroiden.php

    Der ganze Kram von Sitchin hat nichts mit Astronomie und Wissenschaft zu tun. So wie er das beschreibt können sich Planeten gar nicht bewegen. Aber ok, er ist ja auch kein Wissenschaftler und hat keine Ahnung von dem was er getan hat: http://www.gwup.org/infos/themen-nach-gebiet/337-fehler-und-fehlinterpretationen-zecharia-sitchins?catid=91%3Aprae-astronautik

  29. #30 Doctor Who
    19. September 2011

    Wurgl· 19.09.11 · 17:35 Uhr

    Nu bring mal nicht die “Klimawandelskeptiker” auf den Plan.

  30. #31 Kathi
    19. September 2011

    @2stein : was willst du uns damit sagen? mit den satelliten zurück kommen? irgendwie ersteh ich als Unwissende schon wieder gar nichts! Was ist nun schon wieder mit Nibiru??

  31. #32 Wurgl
    19. September 2011

    @Kathi

    Das hier meint der 2stein.
    http://www.spiegel.de/panorama/0,1518,786567,00.html

    das hat aber nix mit dem Thema hier zu tun. Und nein, der tut uns Europäern nichts. Der kracht wohl in Sibirien runter oder in den Pazifik.

  32. #33 Kathi
    19. September 2011

    achso, ich dachte, dass sollte wieder heiße, dass die Satelliten runter kommen, weil ein Planet auf uns zu komt, oder was weiß ich.

  33. #34 knorke
    19. September 2011

    Tja, wenner da war isser jetzt weg. Und dann auch noch irgendwo. Der kriegt jedenfalls keine Weihnachtskarte.
    Wenn wir jetzt mal so tun als könnte mandarüber mehr sagen als “womöglich”: Dann hätte es ja mit diesem Planet Y und dem / der ominösen Theia im Sonnensystem ganz schön muckelig werden können.
    Fehlt ja nur noch n hypothetischer zweiter Stern 🙂

  34. #35 Buck Rogers
    19. September 2011

    Dieser Sitchin ist ja echt der Knüller. Von dem hatte ich vorher noch gar nichts mitbekommen. Der Typ glaubt ja tatsächlich was er sagt, es klingt wie aus einem SciFi Roman. Ich lese gerne SciFi Romane. Aber der glaubt es wirklich! Es ist doch eigentlich faszinierend, wie ausgeklügelt sich so eine Wahnvorstellung entwicken kann. Er ist ja auch zu beneiden, auf ‘ne Art. Er hat wirklich seine ganz eigene Welt. Wer hat das schon?
    Aber wenn er das wirklich glaubt, hm, vielleicht hat er ja doch recht…
    Vielleicht ist ja doch alles eine große Verschwörung?
    hmpf, verdammt.

    @Florian: Wiedermal ein schöner Artikel! Machst du eigentlich auch noch was anderes?;)

  35. #36 Christian
    20. September 2011

    asteriodengürtel hat 1/5 mondmasse. wow. !! hab heute gelesen, der mond trition vom neptun (das keck hat da gerade nette infrarot aufnahmen gemacht) wird vielleicht/wahrscheinlich in so 100 mio jahren die rochegrenze unterschreiten und dann eventuell zerbröseln und da raus ein massivstes ringsystem entstehen.
    ca. 1000 mal so schwer wie das des saturns !!!
    oder eben vergleichbar mit dem asteriodengürtel.
    auf gewaltigerer ebene hat man ja schon gehört, supermassivesschwarzes loch zerbröselt stern.
    aber dass auch so ein kleinerer gasplanet, einen riesigen mond “auflösen” könnte, wow. wäre ein anblick !

  36. #37 Roggen
    20. September 2011

    Bei sechs Planeten wäre die Simulation natürlich perfekt. Das Sonnensystem hat zwei Planeten verloren: Alvin und Dave. ALF hatte doch recht!

    Toller Beitrag und der Hinweis auf träge Journalisten und wenig PR-interessierte Wissenschaftler ist so tragisch wie zutreffend.

  37. #38 Muddi & theBlowfish
    21. September 2011

    …jaja, der Venus hatte der Planet versprochen, sie ganz sicher zurückzurufen, er wolle jetzt bloss mal schnell Zigaretten holen….

    Journalisten sind auch nicht sooo schnell, das Sommerloch ist auch vorbei.
    Irgendwann kommt die Headline:
    Planet verschwunden- kann uns das mit der Erde auch passieren? BLÖD sprach exclusiv mit dem Facility Manager eines Planetariums.
    Und dann hat Florian wieder viiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiieeeeeeeeeeeeel zu tun…

  38. #39 Florian Freistetter
    14. November 2011

    So mit knapp 2 Monaten Verspätung haben die restlichen Medien die Story auf mitbekommen 😉 http://derstandard.at/1319182803509/Astronomie-Der-verschwundene-Gasriese