Unsere seltsamen Nachbarn, Teil 4: Exzentrische Sedna

So richtig passt Sedna nirgends dazu. Für den Kuypergürtel ist sie zu weit draußen, für die Oortsche Wolke ist sie zu weit innen. Ist sie groß genug, um zu den Zwergplaneten zu zählen? Manche Wissenschaftler meinen, dass das transneptunische Objekt ursprünglich nicht einmal Teil des Sonnensystems war.

Am 15. März 2004 gaben Astronomen des Gemini-Observatoriums, der Universität Yale und von Caltech die Entdeckung des bis dahin entferntesten bekannten Objekts des Sonnensystems bekannt. Das Objekt wurde in einer Entfernung von 90 Astronomischen Einheiten (AE) gefunden, das heißt, es befand sich 90-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde – etwa dreimal weiter als Pluto. Aufgrund der eisigen Temperaturen, die auf dieser von den Sonnenstrahlen kaum erwärmten Welt herrschen müssen, erhielt sie von dem Entdecker-Team den Namen Sedna, nach der Inuit-Göttin des Meeres, aus der einem Mythos gemäß alle Meereslebewesen erschaffen wurden.

Weitere Beobachtungen und Berechnungen ergaben, dass Sednas Umlaufbahn um die Sonne eine ausgeprägte Ellipse ist. Sie kommt dem Zentralgestirn der Sonnensystems nicht näher als ungefähr 76 AE und entfernt sich bis zu 883,7 AE. Sedna war definitiv kein typisches Kuypergürtelobjekt, denn dieses ringförmige Band aus eisigen Körpern erstreckt sich in einer Entfernung von 30 bis 50 AE um die Sonne. Aber um zu der weiter draußen liegenden Oortschen Wolke zu gehören, ist die Umlaufbahn doch zu klein. Manche Forscher spekulieren, dass Sedna das erste entdeckte Mitglied einer hypothetischen „Inneren Oortschen Wolke“ ist. Andere sind der Meinung, dass man für Sedna eine neue Kategorie einführen müsse, wie „erweiterte verstreute Scheibenobjekte“ („extended scattered disc objects“), „losgelöste Objekte“ („detached objects“) und so weiter. Eine neue Kategorie zu schaffen, scheint jedoch nicht sinnvoll zu sein, solange man nicht weiß, was in den Außenbezirken des Sonnensystems noch alles seine Kreise zieht.

Sedna macht um den inneren Bereich unseres Sonnensystems – einschließlich der äußeren Planeten und des Kuypergürtels (rechts im Bild) – einen weiten Bogen. Die Astronomen fragen sich, wie diese exzentrische Umlaufbahn zustande kam. (Bild: A. Mößmer)

Klein und rund

Sedna hat wahrscheinlich einen Durchmesser von knapp 1000 Kilometern, und die Gravitation scheint stark genug zu sein, um eine runde Form zu erzeugen. Ist sie deshalb ein Planet – möglicher der zehnte Planet des Sonnensystems, wie manche anfangs meinten? Seit man Pluto mit einem Durchmesser von 2374 Kilometern vom Planeten zum Zwergplaneten degradierte, kommt auch die bedeutend kleinere Sedna nicht mehr für diesen Status in Frage. Möglicherweise könnte man sie aber unter die Zwergplaneten einordnen. Darüber sind sich die Astronomen noch nicht einig. Vorerst bleibt sie unter Beobachtung. Nur hinsichtlich einer Kategorie stimmen alle überein: Sedna ist ein TNO, ein transneptunisches Objekt.

Rätselraten und Hypothesen

Woher kommt Sedna, und was ist für ihre ungewöhnliche Umlaufbahn verantwortlich? 2015 untersuchten Astronomen des Observatoriums von Leiden in den Niederlanden mit Hilfe einer Computersimulation die Idee, Sedna könne ursprünglich ein Trabant eines anderen Sterns gewesen und von unserer Sonne eingefangen worden sein. Dieser „Stern Q“ wäre vor langer Zeit in einer relativ geringen Entfernung an unserem Sonnensystem vorbeigezogen, wobei unsere Sonne einen Trabanten des anderen Sterns aus seiner Bahn zog und sich ins eigene System einverleibte. Manche Wissenschaftler halten die These für überzeugend. Andere meinen, dass Sedna schon immer um die Sonne kreiste, aber von einem anderen Stern in eine extreme elliptische Umlaufbahn gezogen wurde. Zu den bekanntesten neueren Hypthesen gehört die Existenz eines großen, in einer Entfernung von 400 bis 800 AE kreisenden Planeten, der die Umlaufbahnen mancher transneptunischer Objekte beeinflusst. Allerdings blieb dieser „Planet Neun“ bisher unentdeckt.

Der äußerste Rand: Die Oortsche Wolke

Sie ist von der Sonne so weit entfernt, dass man sie nicht sehen kann, und doch nehmen die meisten Astronomen nehmen an, dass sie existiert. Sie ist der äußerste Rand des Sonnensystems: die Oortsche Wolke.

Im Dezember 2018 gab die NASA ein historisches Ereignis bekannt: Die Sonde Voyager 2 hatte die Heliopause erreicht. Dabei handelt es sich um den äußersten Rand der Heliosphäre, einer durch den Sonnenwind geschaffenen blasenartigen Region, die sich um die Sonne und ihren Planeten ausbreitet und die interstellaren Ströme aus Gasen und Teilchen abweist. Voyager 2 befand sich zu diesem Zeitpunkt 119 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt.

Die Heliopause wird oft als Grenze des Sonnensystems bezeichnet. Die gleiche Grenze hatte die Schwestersonde Voyager 1 als erstes von Menschen gemachte Objekt bereits im Dezember 2004 überschritten.

Die Voyager-Sonden hatten auf ihrer Reise in den interstellaren Raum den achten Planeten, Neptun, der etwa in einer Entfernung von 30 AE um die Sonne kreist, weit hinter sich gelassen. Und sie hatten sogar den aus vielen kleinen eisigen Objekten bestehenden Kuipergürtel (30 – 50 AE von der Sonne entfernt), zu dem auch der Ex-Planet Pluto gehört, durchquert. Obwohl der Bereich, in den die Sonden nun vordringen, bereits als interstellarer Raum bezeichnet wird, ist hier das Sonnensystem noch nicht ganz zu Ende. In einer noch größeren Entfernung, am äußersten Rand, soll es weitere Objekte geben – Überreste aus der Urzeit des Sonnensystems: die Oortsche Wolke.

Ganz weit draußen

Schon in den 1930er-Jahren spekulierte der aus Estland stammende Astronom Ernst Öpik, dass es weit jenseits der Umlaufbahn des Pluto noch weitere Objekte geben müsse. Einige dieser Körper würden ab und zu als Kometen in den inneren Bereich des Sonnensystems gelangen. In den 1950er-Jahre griff der niederländische Astronom Jan Hendrik Oort diese Idee auf. Er vermutete, dass das Sonnensystem von einer Unzahl kleiner Körper umringt ist. Zwar konnte diese nach ihm benannte „Oortsche Wolke“ nicht direkt nachgewiesen werden, da die Körper in dieser Region zu klein und zu weit entfernt waren, um in Teleskopen sichtbar zu werden. Aber die hypothetische schalenförmige Wolke erklärte, wie bereits Öpik vermutet hatte, die Herkunft langperiodischer Kometen.

Im Gegensatz zu den Planeten, dem Asteroidengürtel und vielen Objekten im Kuipergürtel umkreisen die Objekte in der Oortschen Wolke die Sonne nicht unbedingt in derselben Richtung in einer Orbitalebene. Stattdessen können sie sich in verschiedenen Richtungen und Neigungen um das Zentralgestirn des Sonnensystems bewegen und dabei eine Blase aus eisigen Trümmern bilden. Deshalb spricht man – anders als beim Asteroiden- und beim Kuipergürtel – von einer Wolke.

Die Existenz der Oortschen Wolke wird heute im Großen und Ganzen von der Wissenschaft akzeptiert. Über deren Ausmaß kann jedoch nur spekuliert werden. Es wird vermutet, dass die Oortsche Wolke in einer Entfernung von 2000 bis 5000 AE von der Sonne beginnt. Der äußere Rand könnte bei 10000 bis 100000 AE liegen. Die Voyager-Sonden werden demnach den inneren Bereich erst in einigen Hundert Jahren erreichen, und es wird viele Tausend Jahre dauern, bis sie die Wolke durchquert haben.

Grafik der Oortschen Wolke
Die Planetenbahnen und der weiter außen liegende Kuipergürtel liegen in etwa einer Ebene. Den äußersten Rand bildet die Ortsche-Wolke, die das Sonnensystem wie eine dicke Schale umgibt. Das Bild ist nicht maßstabsgetreu. (Bild: A. Mößmer)

Die Entstehung der Oortschen Wolke

Nach Meinung vieler Wissenschaftler waren die eisigen Objekte der Oortschen Wolke nicht immer so weit von der Sonne entfernt. Nachdem sich die Planeten vor 4,6 Milliarden Jahren gebildet hatten, schwirrten in der inneren Region des Sonnensystem noch viele kleine Körper, sogenannte Planetesimale, umher. Diese Planetesimale hatten sich aus demselben Material wie die Planeten gebildet. Durch die Schwerkraft der großen Gestirne, hauptsächlich des Jupiter, zerstreuten sie sich jedoch in alle Richtungen.

Einige der Planetesimale wurden ganz aus dem Sonnensystem kapultiert, während andere am äußersten Rand exzentrische Bahnen um die Sonne einnahmen. In der Oortschen Wolke befinden sich unter Umständen auch Körper, die nicht aus dem Umkreis der Sonne stammen. Wahrscheinlich sind andere Sterne von vergleichbaren Wolken aus Kleinstkörpern umgeben.

Besucher vom Außenbezirk

In jüngerer Zeit kamen in den inneren Bereich des Sonnensystems zwei Besucher, die vermutlich aus der Oortschen Wolke stammten: die Kometen C/2012 S1 (ISON) und C/2013 A1 Siding Spring (in den Bezeichnungen sind jeweils das Jahr der Entdeckung enthalten). C/2012 S1 (ISON) löste sich in kleine Teile auf, als er der Sonne zu nahe kam. Siding Spring flog in einer Entfernung von 140800 Kilometern am Mars vorbei und überlebte seine Reise durch das innere Sonnensystem. Er wird voraussichtlich in etwa 740000 Jahren wieder zurückkommen.

Foto des Kometen Siding Spring
Der wahrscheinlich aus der Oortschen Wolke kommende Komet Siding Spring wurde 2013 von dem Weltraumteleskop NEOWISE entdeckt. Dieses Bild ist eine Kombination von vier Aufnahmen. Deshalb erscheint der Komet (rötlich gefärbt) viermal. (Bild: NASA/JPL-Caltech)