Das Sonnensystem hat eine zweite Ebene – Umlaufbahnen langperiodischer Kometen zeigen eine Ekliptik, die sich zur ersten neigt

Versteckte Ekliptik: Unser Sonnensystem hat anscheinend mehr als eine Orbitalebene – aber die zweite ist weitgehend unsichtbar, wie Astronomen herausgefunden haben. Demnach gibt es eine „leere Ekliptik“ neben der Planetenebene, in der einige lange periodische Kometen die Erde umkreisen. Es ist um 180 Grad gegenüber der normalen Ekliptik geneigt und wurde durch die störenden Auswirkungen der galaktischen Gezeiten erzeugt.

Die Planeten und Monde unseres Sonnensystems bewegen sich alle auf einer gemeinsamen Ebene – sie umkreisen unseren Stern ungefähr auf der Höhe des Sonnenäquators. Diese Abstimmung funktioniert Die Entstehung Dieser Himmelskörper zurück in der Urwolke – eine flache rotierende Scheibe aus Gas und Staub. Es gibt jedoch Anomalien am äußeren Rand unseres Sonnensystems: Die Umlaufbahnen einiger kleiner Planeten und langperiodischer Kometen in der Oort-Wolke weichen von diesem Schema ab

Mögliche Ursachen für die Abweichungen sind die in der Nähe der Passage von Sternen, aber auch eine zuvor existierende „ZwillingsschwesterApropos Sonne. Trotz dieser störenden Einflüsse sollten die entferntesten Punkte der Umlaufbahnen des Kometen, die Aphelien, immer noch ungefähr auf dem Niveau der Ekliptik liegen – dies ist jedoch nicht der Fall.

Welche Rolle spielen die galaktischen Gezeitenkräfte?

Auf der Suche nach einer Erklärung hat Arika Higuchi vom Nationalen Astronomischen Observatorium Japans einen weiteren potenziellen Störfaktor genauer untersucht: den Einfluss der Schwerkraft auf die Milchstraße. Es übt eine subtile Kraft auf unser Sonnensystem aus, die je nach Position leicht variiert. „Diese galaktische Gezeitenkraft ist der dominierende Einfluss auf die Entwicklung der Himmelskörper in der Oort-Wolke“, sagte Higuchi.

Mit umfangreichen Computersimulationen hat der Forscher daher analysiert, wie stark diese galaktischen Gezeiten die Umlaufbahnen von Objekten in der Oort-Wolke seit der Entstehung des Sonnensystems beeinflusst haben. Anschließend verglich sie ihre Ergebnisse mit den Orbitalbeobachtungen von Langzeitkometen, die in der Datenbank des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA gespeichert waren.

Es gibt eine zweite „leere“ Ekliptik

Das Ergebnis: Wie erwartet leiten die Gezeitenkräfte der Milchstraße die Umlaufbahnen der Kometen über lange Zeiträume. Dies geschieht jedoch viel weniger chaotisch und zufällig als bisher angenommen. Stattdessen zeigt die Simulation, dass sich die langperiodischen Aphelien von Kometen auf zwei Ebenen konzentrieren: die Ekliptik des Sonnensystems und eine zweite Ebene, die dagegen geneigt ist.

„Wir nennen diese zweite Ebene die“ leere Ekliptik „, weil sie ursprünglich unbewohnt war“, sagt Higuchi. Weil nur der anhaltende Einfluss der galaktischen Gezeitenkräfte einige Kometen in dieser leeren Ekliptik umgeleitet wurden. Wie die Umlaufbahn des Sonnensystems ist die leere Ekliptik 60 Grad von der Ebene der Milchstraßenscheibe geneigt – nur in die entgegengesetzte Richtung.

Zwei scharfe Spitzen in der Kometenverteilung

Der Vergleich mit fast 600 Objekten aus der Kometendatenbank bestätigte dieses Ergebnis der Berechnungen und Simulationen: Die Verteilung ihrer Aphelien zeigte zwei Peaks – einen in der Nähe der Ekliptik des Sonnensystems und einen zweiten in der Nähe der leeren Ekliptik. „Diese scharfen Spitzen liegen nicht genau auf der Ekliptik oder der zweiten Ebene, aber sie sind sehr nahe“, sagt Higuchi. Eine Analyse der Umlaufbahnen von Kometen mit einer noch längeren Periode sollte zeigen, ob diese kleine Anomalie bestehen bleibt oder nicht.

Interessant ist auch: Die Verteilung der Kometen auf die beiden symmetrischen Orbitalebenen ermöglicht auch Rückschlüsse auf ihren Ursprungsort. „Die Konzentration der langperiodischen Kometen der Oort-Wolke in der Ekliptik und der leeren Ekliptik beweist, dass sie einst alle Planetesimalen in der Hauptebene des Sonnensystems umkreisten“, sagt der Astronom. Erst im Laufe der Zeit führten Störungen dazu, dass diese Objekte auf abfallenden und oft sehr exzentrischen Wegen abgelenkt wurden. (Astronomical Journal, 2020; doi: 10.3847 / 1538-3881 / aba94d)

Quelle: Nationales Astronomisches Observatorium Japans

5. Oktober 2020

– Nadja Podbregar