Eigenschaften des äußeren Sonnensystems als Folge eines stellaren Vorbeiflugs

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Pfalzner
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450107816

Unser Sonnensystem ist aus einer Gas-Staub-Scheibe entstanden, was zur Folge hatte, dass die Bahnen der Planeten nahezu in einer Ebene liegen und sehr geringe Exzentrizität aufweisen. In den letzten 20 Jahren wurden mehrere tausend Kleinplaneten in unserem Sonnensystem jenseits von Neptun entdeckt (Trans-neptunian objects - TNOs). Das überraschende dabei ist, dass sich diese überwiegend auf stark exzentrischen, inklinierten Bahnen bewegen. Die Frage ist, was zu diesen unerwarteten Bahnen der TNOs geführt hat. Die bisher favorisierte Theorie geht davon aus, dass die Planeten ursprünglich in einer sehr viel kompaktere Konfiguration entstand und die TNOs aus dem Inneren unseres Sonnensystems gestreut wurden. Allerdings hat diese Theorie in den letzten Jahren einige fundamentale Schwächen gezeigt, so konnte sie z.B. nicht die Existenz extremer TNO wie Sedna erklären und hat auch kürzlich andere neu gefundene Klassen von TNOs nicht vorhergesagt. Dies bedeutet, dass ein neuer Ansatz gefunden werden muss. In diesem Projekt untersuchen wir die Alternative, die die TNO-Bahnen als Folge einer externen Störung durch den nahen Vorbeifluges eines Sterns erklärt. Zentrales Ziel ist es zu testen, ob diese Theorie eine bessere Übereinstimmung mit den beobachteten TNO Eigenschaften liefert. Eine erste „Proof-of-Principle“-Studie der Antragstellerin zeigte, dass solche nahe Vorbeiflüge häufiger sind als bisher vermutet. Auch konnte gezeigt werden, dass das Modell dieses Modell der gravitativen externen Störung viele der Probleme der bestehenden Standardtheorie im Prinzip überwindet. Ziel diese Antrages ist es von einer eher qualitativen Beschreibung zu quantitative Aussagen zu kommen. Dies bedeutet, dass die Parameter (Masse, Periastron, Inklination etc.) des Vorbeifluges gefunden werden müssen, die zu der besten Übereinstimmung mit den Beobachtungsdaten führen. Hierbei muss zum einen in Betracht gezogen werden, dass die bisher entdeckte Population wahrscheinlich nur einen Bruchteil der Gesamtpopulation an TNOs darstellt und gerade die Objekte im Bereich 30-45 AU starken Bahnänderungen durch Wechselwirkungen mit Neptun unterworfen waren. Diese Aspekte werden bei dem Vergleich berücksichtigt und auch die Langzeitentwicklung der TNO Population nach einem solchen Vorbeiflug untersucht. Es wird erwartet, dass LSST tausende weitere Kleinplaneten entdecken wird. Das Ziel ist definitive Vorhersagen über die Bahnverteilung der Kleinplaneten unseres Sonnensystems zu machen, die dann direkt mit den zu erwartenden neuen Beobachtungsdaten verglichen werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen