Es könnte einem ja so vor kommen, als wüssten wir schon recht gut über unser Sonnensystem Bescheid. Immerhin haben wir schon alle acht Planeten mit Raumsonden aus der Nähe beobachtet. Wir haben Rover, die auf dem Mars herumfahren. Sonden, die sich im Saturnsystem umsehen oder die Atmosphäre der Venus erforschen. Und demnächst landen wir sogar auf einem Kometen! Aber das Sonnensystem ist groß. Und es gibt noch so viel, von dem wir keine Ahnung haben. Das trifft besonders auf die äußeren Regionen zu: Erst kürzlich musste man sich enorm anstrengen, um noch einen Asteroid zu finden, an dem die Raumsonde “New Horizons” nach ihrem Besuch des Pluto im nächsten Jahr vorbei fliegen kann. Und wenn wir noch weiter nach draußen blicken, dann können wir schon früh darüber sein, dass wir zumindest halbwegs wissen, was wir alles nicht wissen…

Die äußerste Grenze des Sonnensystems bildet die “Oortsche Wolke”. Zehn- bis hunderttausend mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde befinden sich dort unzählige Kleinkörper. Vielleicht gibt es dort sogar noch unbekannte Planeten. Klar ist nur, dass dort draußen irgendetwas sein muss. Das folgt einerseits aus der Untersuchung bekannter Himmelskörper wie zum Beispiel den langperiodischen Kometen. Die müssen ja irgendwo her kommen und wenn wir ihre Bahnen zurück verfolgen, dann zeigt sich, dass es weit draußen im Sonnensystem ein großes Reservoir dieser Kleinkörper geben muss. Andererseits wissen wir aber auch, dass die Entstehungsphase der Planeten vor 4,5 Milliarden Jahren ziemlich chaotisch war. Damals wurden jede Menge kleine und größere Felsbrocken aus den inneren Bereichen nach außen geschleudert (und vermutlich auch der eine oder andere größere Protoplanet). Auch diese Objekte können nicht alle verschwunden sein; ein Großteil von ihnen muss sich auch heute noch in den äußeren Bereichen des Sonnensystems aufhalten.

Aber momentan haben wir kaum eine Chance, die Objekte der Oortschen Wolke auch tatsächlich zu entdecken. Es ist schon schwierig genug, die vergleichsweise nahen Asteroiden zu finden, die sich knapp hinter der Bahn des Neptun im Kuipergürtel aufhalten. Die viel, viel weiter entfernten Kleinkörper der Oortschen Wolke sind außerhalb unserer derzeitigen technischen Möglichkeiten. Aber wir können uns zumindest theoretisch überlegen, was da draußen alles rumschwirrt. Und mit “wir” meine ich Andrew Shannon von der Universität Cambridge und seine Kollegen, die sich die Oortsche Wolke im Rahmen umfassender Computersimulationen angesehen haben (“Eight billion asteroids in the Oort cloud”).

Sie haben die Bewegung der bekannten Planeten und jeder Menge Kleinkörper simuliert. Zu Beginn der Computersimulation befanden sich die Kleinkörper im inneren Bereich des Sonnensystems (damit ist hier der Bereich gemeint, in dem sich auch die Planeten aufhalten und wo sich das ganze Material aus dem alles entstanden ist, ursprünglich auch aufgehalten hat). Im Laufe der Zeit kommt es aber immer zu nahen Begegnungen zwischen kleinen Objekten und den großen Planeten. Dabei können die Objekte entweder durch eine Kollision zerstört werden. Oder aber sie werden ganz aus dem Sonnensystem geworfen (im Rahmen dieser Simulation wurden alle Himmelskörper entfernt, deren Abstand zur Sonne größer als der 250.000fache Abstand zwischen Erde und Sonne war). Die komplette Simulation umfasst einen Zeitraum von 4,5 Milliarden Jahren; also das aktuelle Alter des Sonnensystems.

So sehen die Ergebnisse aus:

Auf den ersten Blick ein wenig verwirrend, aber eigentlich nicht kompliziert. Die x-Achse zeigt den ursprünglichen Abstand der Kleinkörper zur Sonne und zwar in Astronomische Einheiten (“au”). Die Erde befindet sich bei einer astronomischen Einheit; der sonnenfernste Planet Neptun bei 30. Die x-Achse zeigt, wie vielen Objekten ein bestimmtes Schicksal passiert ist und die Farbe der Balken gibt an, was mit ihnen passiert ist. Den größten Anteil haben die schwarzen Bereiche und das sind die Objekte, die komplett aus dem Sonnensystem geworfen sind. Die gelben Balken zeigen an, wie viele Objekte mit der Sonne kollidiert sind und die restlichen Farben stehen für Kollisionen mit den Planeten (Venus: Braun, Erde: Grün, Mars: Rot, Jupiter: Türkis, Saturn: Grau, Uranus: Violett, Neptun: Blau). Die weißen Bereiche repräsentieren die Objekte, die immer noch dort sind, wo sie angefangen haben. Und interessant für unsere Überlegungen zur Oortschen Wolke sind die rosa Balken: Die geben an, wie viele Kleinkörper am Ende der Simulation in der Oortschen Wolke gelandet sind.

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Kommentare (11)

  1. #1 Alderamin
    30. Oktober 2014

    @Florian

    Legt man die Ergebnisse der Computersimulation zu Grunde und die geplante Leistung des LSST, dann sollte es am Ende seiner Beobachtungskampagne 12 Oort-Asteroiden entdeckt haben

    Haben sie auch etwas dazu gesagt, wie sie die Asteroiden von den Kometen unterscheiden wollen? Weil, ohne gemessenen Größe hat man keine Albedo. Das betreffende Objekt kann dann ein großer dunkler Asteroid oder ein kleiner heller Komet sein.

  2. #2 Florian Freistetter
    30. Oktober 2014

    @Alderamin: “Haben sie auch etwas dazu gesagt, wie sie die Asteroiden von den Kometen unterscheiden wollen? “

    Nein, ich glaube das war nur eine reine statistische Abschätzung. Von all dem Kram, den man entdecken kann, sollen mindestens 12 Oort-Asteroiden sein.

  3. #3 frantischek
    30. Oktober 2014

    Vielleicht gibt es dort sogar noch unbekannte Planeten.

    Ein Merkmal der Planetendefinition ist doch das der Planet seine Umlaufbahn freigeräumt haben muss, oder?
    Und ist es nicht so das die Umlaufbahnen da draußen viiieeel mehr Raum einschliessen (Kreisumfang wächst ums 3,14fache des Durchmessers ?) ?
    Das würde ja heißen das ein Planet dort draussen ca. 31000 bis 310000 mal so viel Raum bzw. Umlaufbahn freizuräumen hätte als die Erde.
    Würde das die Entstehung von wirklichen Planeten nach der heutigen Definition nicht extrem unwahrscheinlich machen?

  4. #4 Captain E.
    30. Oktober 2014

    Mag sein, und vielleicht gibt es deswegen dort draußen nichts. Andererseits bedeutet “freigeräumt” ja nicht, dass dort gar nicht mehr ist außer dem Planeten. Er kann Monde haben und koorbitale Begleiter wie etwa Trojaner an den Lagrangepunkten L4 und L5. Ein Jupiter anstelle des Pluto würde immer noch ganz locker als Planet angesehen werden, und manche Astronomen vermuten noch den einen oder anderen großen Planeten oder Braunen Zwerg irgendwo dort draußen. Letztlich ist das also eine Angelegenheit der Relationen.

  5. #5 Florian Freistetter
    30. Oktober 2014

    Das mit dem Freiräumen heißt ja im Wesentlichen auch nichts anderes als: Ein Planet ist alles, das bei der Entstehung schnell genug weit genug gewachsen ist um den ganzen Krempel rundherum aufzuräumen. Aber sowohl die Kleinkörper in der Oortschen Wolke als auch etwaige Planeten sind ja dort nicht entstanden, sondern nach der Entstehung dort hin transportiert worden. Insofern funktioniert das Konzept dort sowieso nicht.

  6. #6 Roman
    Wien
    30. Oktober 2014

    Tolles Thema,Oortische Wolke,(Grundlagenforschung)

  7. #7 Stefan S
    30. Oktober 2014

    Fast spannender als Tyche find ich ja die Überlegungen zum Kuiper cliff, also eine relativ scharfe Kante, wo der Kupier Gürtel “aprupt” endet und da zumindest eine Lücke vorhanden ist. Kuiper cliff wird in Arbeiten von Patryk Lykawka mit einen etwa 0,3 bis 0,7 Erdmassen großen Planeten erklärt: http://arxiv.org/abs/0712.2198 Wobeis auch durchaus Kritik daran gab.

    Aber einen derartig “nahen” Planeten ist durchaus in Zukunft entdeckbar, während Tyche wohl nur schwer auffindbar sein wird, auch mit Technik in der Zukunft.

  8. #8 Stefan S
    30. Oktober 2014

    “Die große Distanz macht einen Einschlag mit globalen Folgen aber enorm unwahrscheinlich: Im Durchschnitt ist damit nur einmal pro Milliarde Jahre zu rechnen…”

    Bezieht sich diese Rechnung nur auf die Asteroiden oder auf alle Objekte in der Oortschen Wolke? Falls ersteres und die Asteroiden nur 4 % ausmachen, würde das überschlagsmäßg bedeuten, alle paar dutzend Millionen Jahre schlag ein Komet aus der Oortschen Wolke auf der Erde ein.

  9. #9 AmbiValent
    1. November 2014

    Wenn es jenseits des Neptun keinen Himmelskörper mit etwa Erdmasse innerhalb einiger tausend AU gäbe, soll man das angeblich mit Hilfe von New Horizons feststellen können (durch fehlende unerklärte Bahnänderungen). Aber können die Messungen wirklich so genau sein? Würde nicht jede Bahnkorrektur der Sonde diese Genauigkeit wieder zerstören, weil sie nicht exakt genug erfasst werden kann?

    Und selbst wenn eine Bahnänderung angezeigt würde, könnte man bei der Winzigkeit der Abweichung überhaupt unterscheiden, ob die Abweichung durch einen weit entfernten Planeten oder einen nahen Kleinkörper oder einen Messfehler ausgelöst würde?

  10. #10 Karlskowski
    1. November 2014

    “Acht Milliarden Asteroiden an der Grenze des Sonnensystems” .. das halte ich für eine abstruse Verschwörungstheorie! Genau so wie dass das neue Mautsystem nur zum Zweck der Totalüberwachung der Autofahrer in Deutschland eingeführt wird!

  11. #11 rolak
    1. November 2014

    Mautsystem nur zum Zweck der Totalüberwachung der Autofahrer

    Wieso denn etwas derart Ungenaues installieren, Karlskowski, wenn doch schon freiwillig das Handy pingt?

    abstruse Verschwörungstheorie!

    Nix da, die haben zweimal nachgezählt!