Eine erfolgreiche TV-Sendung wie „Antiques Roadshow“ lockt die Zuschauer mit ihrer universellen Anziehungskraft. Wer möchte nicht geheimen Reichtum auf seinem Dachboden oder Keller finden? Aber seltene Gemälde und Erbstückschmuck sind nicht die einzigen wertvollen Gegenstände, die darauf warten, entdeckt zu werden. Kosmische Schätze lagen auch im weiten Bereich des Weltraums verborgen. Zu den wertvollsten dieser Schätze zählen Planeten, die sich um andere Sterne gebildet haben.
Astronomen haben gerade einen wichtigen Hinweis erhalten, um ihre Suche nach extrasolaren Welten zu leiten. Und dieser Hinweis weist auf den unwahrscheinlichsten Ort hin - unseren eigenen Hinterhof.
"Es ist möglich, dass sich einige der Objekte in unserem Sonnensystem tatsächlich um einen anderen Stern gebildet haben", sagt der Astronom Scott Kenyon (Smithsonian Astrophysical Observatory).
Wie kamen diese adoptierten Welten zu unserer Solarfamilie? Sie kamen durch einen interstellaren Handel an, der vor mehr als 4 Milliarden Jahren stattfand, als ein eigensinniger Stern an unserem Sonnensystem vorbeizog. Nach Berechnungen von Kenyon und dem Astronomen Benjamin Bromley (Universität von Utah), die am 2. Dezember 2004 in Nature veröffentlicht wurden, hat die Schwerkraft der Sonne Objekte in Asteroidengröße vom Gaststern gepflückt. Gleichzeitig zog der Stern Material aus den äußeren Bereichen unseres Sonnensystems in seinen Griff.
"Es gab vielleicht keinen gleichberechtigten Austausch, aber es gab sicherlich einen Austausch", sagt Bromley.
Ein enger Pinsel
Kenyon und Bromley kamen zu dieser überraschenden Schlussfolgerung, als sie daran arbeiteten, das mysteriöse Objekt Sedna zu erklären, eine Welt, die fast so groß wie Pluto ist, sich aber viel weiter von der Sonne entfernt befindet. Sednas Entdeckung im Jahr 2003 verwirrte Astronomen wegen seiner ungewöhnlichen Umlaufbahn - eines 10.000 Jahre langen Ovals, dessen Annäherung an die Sonne, 70 astronomische Einheiten, weit über der Umlaufbahn von Neptun liegt. (Eine astronomische Einheit, abgekürzt A.U., ist die durchschnittliche Entfernung zwischen der Erde und der Sonne oder ungefähr 93 Millionen Meilen.)
Sedna zu verstehen ist eine Herausforderung, da seine Umlaufbahn weit entfernt ist vom Gravitationseinfluss anderer Planeten in unserem Sonnensystem. Die Schwerkraft eines vorbeiziehenden Sterns kann jedoch Objekte jenseits der Umlaufbahn von Neptun im Kuipergürtel in Umlaufbahnen wie die von Sedna ziehen. Kenyon und Bromley haben detaillierte Computersimulationen durchgeführt, um zu zeigen, wie dieser herausragende Vorbeiflug wahrscheinlich stattgefunden hat.
Der Vorbeiflug muss zwei wesentliche Anforderungen erfüllt haben. Erstens muss der Stern weit genug entfernt geblieben sein, dass er Neptuns fast kreisförmige Umlaufbahn nicht störte. Zweitens muss die Begegnung spät genug in der Geschichte unseres Sonnensystems stattgefunden haben, dass Sedna-ähnliche Objekte Zeit hatten, sich im Kuipergürtel zu bilden.
Kenyon und Bromley schlagen vor, dass die Beinahe-Kollision auftrat, als unsere Sonne mindestens 30 Millionen Jahre alt war und wahrscheinlich nicht älter als 200 Millionen Jahre. Eine Vorbeiflugstrecke von 150-200 A.U. wäre nah genug, um den äußeren Kuipergürtel zu zerstören, ohne die inneren Planeten zu beeinträchtigen.
Den Simulationen zufolge würde die Schwerkraft des vorbeiziehenden Sterns das äußere Sonnensystem über etwa 50 A.U. hinaus fegen, selbst wenn die Schwerkraft unserer Sonne einige der außerirdischen Planetoiden in seinen Griff zog. Das Modell erklärt sowohl die Umlaufbahn von Sedna als auch die beobachtete scharfe Außenkante unseres Kuipergürtels, wo sich nur wenige Objekte jenseits von 50 A.U. befinden.
„Ein enger Vorbeiflug eines anderen Sterns löst zwei Rätsel gleichzeitig. Es erklärt sowohl die Umlaufbahn von Sedna als auch die Außenkante des Kuipergürtels “, sagt Bromley.
Ein überfüllter Geburtsort
Aber woher kam so ein Stern und wohin ging er? Seit dem Vorbeiflug vor mehr als 4 Milliarden Jahren sind alle Verdächtigen längst der Nachbarschaft der Sonne entkommen. Es gibt heute keinen praktischen Weg, den Täter zu finden.
Die Herkunft des Besuchers mag ebenso rätselhaft erscheinen, da die Sonne derzeit in einer kargen Region der Milchstraße lebt. Unser nächster Nachbar ist 4 Lichtjahre entfernt, und stellare Begegnungen sind entsprechend selten. Eine Beinahe-Kollision wäre für eine junge Sonne jedoch viel wahrscheinlicher, wenn sie in einem dichten Sternhaufen geboren würde, wie jüngste Erkenntnisse nahe legen.
„Wir glauben, dass 90 Prozent aller Sterne sich in Clustern mit einigen hundert bis einigen tausend Mitgliedern bilden“, sagt der Astronom Charles Lada (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). "Je dichter der Cluster, desto wahrscheinlicher ist die Chance auf eine Begegnung zwischen Mitgliedsstars."
„Diese Arbeit ist ein wichtiger Beweis dafür, dass sich die Sonne in unmittelbarer Nähe zu anderen Sternen gebildet hat“, fügt er hinzu.
Suche nach adoptierten Welten
Die Simulationen von Kenyon und Bromley zeigen, dass Tausende oder möglicherweise Millionen von außerirdischen Kuipergürtelobjekten vom vorbeiziehenden Stern entfernt wurden. Es wurden jedoch noch keine positiv identifiziert. Sedna ist wahrscheinlich einheimisch und nicht gefangen. Unter den bekannten Objekten des Kuipergürtels ist ein eisiges Gestein mit dem Namen 2000 CR105 aufgrund seiner ungewöhnlich elliptischen und stark geneigten Umlaufbahn der beste Kandidat für die Erfassung. Aber nur die Erkennung von Objekten mit Umlaufbahnen, die mehr als 40 Grad von der Ebene des Sonnensystems entfernt sind, wird den Fall von extrasolaren Planeten in unserem Hinterhof bestätigen.
Das nächste Ziel von Kenyon und Bromley ist es, die Himmelsdichte der aufgenommenen Objekte abzuschätzen, damit sie eine Umfrage durchführen können, um solche adoptierten Welten zu finden.
"Im Prinzip können große Teleskope wie das MMT-Teleskop [ein gemeinsames Observatorium von Smithsonian und der Universität von Arizona] sie finden, wenn sie zahlreich genug sind", sagt Kenyon.
Die hier angegebenen Berechnungen wurden unter Verwendung von etwa 3.000 CPU-Tagen Computerzeit im Supercomputing-Zentrum des Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, durchgeführt.
Das Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) mit Hauptsitz in Cambridge, Massachusetts, ist eine gemeinsame Zusammenarbeit zwischen dem Smithsonian Astrophysical Observatory und dem Harvard College Observatory. CfA-Wissenschaftler, die in sechs Forschungsabteilungen unterteilt sind, untersuchen den Ursprung, die Entwicklung und das endgültige Schicksal des Universums.
Originalquelle: Harvard CfA Pressemitteilung
