Unser Sonnensystem hat acht Planeten, aber einige Wissenschaftler sagen, dass es möglicherweise einen neunten Planeten gibt. Dies ist nicht nur die Meinung von Pluto-Enthusiasten – es gibt Hinweise darauf, dass am dunklen Rand des Sonnensystems eine riesige, unentdeckte Welt lauert. Nun kommt eine neue Studie zu dem Ergebnis, dass seltsame Phänomene im äußeren Sonnensystem durch eine modifizierte Gravitationstheorie erklärt werden können, eine weitere Idee für die Existenz dunkler Materie.
Im 19. Jahrhundert bemerkten Astronomen, die die Umlaufbahn von Uranus vermessen, einige Widersprüche zwischen Beobachtungen und Vorhersagen und kamen zu dem Schluss, dass Uranus von der Anziehungskraft eines großen, unbekannten Körpers beeinflusst wurde. Tatsächlich wurde Neptun bald entdeckt.
Im Jahr 2016 machten Astronomen eine ähnliche Vorhersage: Basierend auf den seltsamen Umlaufbahnmustern von sechs eisigen Objekten im Kuipergürtel könnte ein unbekannter Planet mit einer Masse von etwa zehn Erden heimlich an ihnen ziehen. Weitere Beweise von anderen Himmelskörpern und sogar der Neigung der Sonne scheinen diese Spekulation zu verstärken.
Andere Wissenschaftler haben jedoch andere Erklärungen vorgeschlagen, darunter gravitative „Autoscooter“-Wechselwirkungen zwischen Planeten, entfernten Gesteins- und Eisscheiben und sogar einem kleinen Schwarzen Loch. Jetzt ist ein Forscherteam auf eine noch mutigere Idee gekommen – die Überarbeitung der Theorie der Schwerkraft selbst.
Das ist nicht so empörend, wie es klingt. Während Newtons Gesetz der universellen Gravitation die großräumige Struktur und Bewegung des Universums gut erklärt, reicht es in einigen Fällen nicht aus. Seit mehr als einem Jahrhundert ist Dunkle Materie die erste Wahl, um die Lücken zu füllen, die Newtons Gesetze in unseren Modellen des Universums hinterlassen. Es wird angenommen, dass diese mysteriöse Substanz das Universum durchdringt, kein Licht reflektiert oder aussendet und nur durch ihre starke Schwerkraft mit normaler Materie interagiert.
Obwohl dunkle Materie weithin akzeptiert wird, wurde sie trotz zahlreicher Experimente, die danach suchten, nie direkt nachgewiesen. Einige Wissenschaftler glauben, dass wir möglicherweise das Newtonsche Schwerkraftgesetz anpassen müssen. Bei geringen Beschleunigungen kann beispielsweise die Wirkung der Schwerkraft stärker sein als von Newton beschrieben, sodass keine Dunkle Materie erforderlich ist. Dieses Modell wird „Modified Newtonian Dynamics“ (MOND) genannt und Beweise dafür wurden kürzlich in Sternhaufen und mehr als 150 Galaxien gefunden.
In einer neuen Studie wandten theoretische Physiker MOND auf den Datensatz an, der zur Suche nach Planet Neun verwendet wurde. Wenn MOND am Werk ist, müssten sich ihrem Modell zufolge die Umlaufbahnen einiger Objekte im äußeren Sonnensystem über Millionen von Jahren hinweg mit dem Gravitationsfeld der Milchstraße ausrichten. Zur Überraschung des Teams stellten sie fest, dass die Orbitalhaufen dieser Objekte perfekt mit den Beobachtungen des Sonnensystems übereinstimmten.
Harsh Mathur, ein Co-Autor der Studie, sagte: „Die Übereinstimmung ist schockierend. MOND erklärt die Beobachtungen im galaktischen Maßstab sehr gut, aber ich habe nicht erwartet, dass es offensichtliche Auswirkungen auf das äußere Sonnensystem haben würde.“
Obwohl die Studie faszinierend ist, räumt das Team ein, dass der Datensatz noch klein ist und es viele andere mögliche Erklärungen gibt. In der Zwischenzeit dürfte die Suche nach Dunkler Materie und Planet Neun weitergehen.
„Was auch immer das Ergebnis sein mag, diese Arbeit unterstreicht das Potenzial des äußeren Sonnensystems als Labor zum Testen der Schwerkraft und zur Untersuchung grundlegender Fragen der Physik“, sagte die Co-Autorin der Studie, Katherine Brown.
Die Forschung wurde in Acta Astromica veröffentlicht.