Astronomie: Ein Zwergplanet mit Ring
Am 21. Januar bot sich in diesem Jahr eine gute Gelegenheit, mehr über den Zwergplaneten Haumea(öffnet im neuen Fenster) zu erfahren. Er bedeckte von der Erde aus gesehen einen etwas helleren Stern, so dass Astronomen interessante Beobachtungen machen konnten. Die Ergebnisse wurden jetzt in einem Artikel des Wissenschaftsjournals Nature(öffnet im neuen Fenster) veröffentlicht. Möglicherweise muss der Himmelskörper nun neu klassifiziert werden.
Entdeckt wurde Haumea von Astronomen im Dezember 2004. Viel war über ihn nicht bekannt. Ähnlich wie Pluto befindet er sich in einer entfernten elliptischen Bahn, auf der ein Umlauf der Sonne über 284 Jahre dauert. Mit einer mittleren Entfernung von 6,5 Milliarden Kilometern ist er zu weit entfernt, um Details mit einem Teleskop zu erkennen. Gefunden wurden allerdings zwei Monde, mit denen die Masse Haumeas bestimmt werden konnte. Außerdem konnte durch einen Vergleich der Infrarotstrahlung von Haumea mit der Helligkeit des reflektierten Lichts seine ungefähre Größe bestimmt werden. Aus regelmäßigen Helligkeitsschwankungen konnte auf eine Tageslänge von nur vier Stunden und eine stark ellipsoide Form geschlossen werden.
Haumea ist größer und dunkler als angenommen
Der Schatten des Zwergplaneten zog im vergangenen Januar nachts über Mitteleuropa, wo eine Reihe von Observatorien kontinuierlich die Helligkeit des Sterns maßen, um den genauen Zeitpunkt der Verdunkelung zu messen. Jede Messreihe entspricht dabei einem Streifen entlang des Zwergplaneten. Auf diese Weise kann seine Form wie mit der CCD-Zeile eines Photoscanners gemessen werden.
Mehr als zehn solcher Zeilen konnten die Messungen letztlich nicht liefern, was trotzdem ausreicht, um die geometrische Form des Zwergplaneten weitgehend bestimmen zu können. Die Daten kamen von zwölf Teleskopen. Von denen befanden sich zwei auf dem Wendelstein-Observatorium in Bayern. Ein weiteres Teleskop auf dem Berg Agliale in Italien(öffnet im neuen Fenster) lag, wie sich herausstellte, knapp außerhalb des Schattens. Der Scan lieferte das Bild einer Ellipse mit 1.704 ± 4 Kilometern Länge und 1.138 ± 26 Kilometern Breite. Zusammen mit den bekannten Beobachtungen der Rotation konnten die Forscher die Länge der dritten Achse, die zu dem Zeitpunkt Richtung Erde zeigte, mit mindestens 2.322 Kilometern Länge angeben.
Ist Haumea ein Zwergplanet oder ein Asteroid?
Haumea ist deutlich größer und weniger hell, als bisher angenommen. Damit wird der Status von Haumea als Zwergplanet infrage gestellt. Laut Definition wird aus einem Asteroiden nur dann ein Zwergplanet, wenn seine Form dem hydrostatischen Gleichgewicht entspricht, wenn also die Form nur von Gravitation und Rotation bestimmt wird. Die Gravitation muss also groß genug sein, um die Reibungskräfte zwischen Sand und Steinen zu überwinden, die auf der Erde Hügeln und Bergen ihre Struktur und Form geben.
Haumea kann seine ungewöhnliche Form nach den neuen Beobachten nur beibehalten, weil diese Reibungskräfte der Gravitation entgegenwirken. Vorher gingen die Wissenschaftler davon aus, dass die Gravitation Haumeas stark genug ist, um das Gestein im Lauf der Jahrmilliarden so zu verformen, dass seine Form das hydrostatische Gleichgewicht erreichte. Ob Haumea nun tatsächlich neu klassifiziert wird, muss aber die Internationale Astronomische Union entscheiden, die ihm den Status im Jahr 2008 verliehen(öffnet im neuen Fenster) hat.
Noch spannender ist eine zweite Erkenntnis aus der Beobachtung.
Der Ring bleibt ein Ring
Der Stern, vor dem Haumea entlangzog, wurde schon vor und auch nach der eigentlichen Bedeckung etwas dunkler, ohne dabei vollständig zu verschwinden, wie die Astronomen beobachteten. Haumea muss einen Ring aus Staub und Gesteinstrümmern haben, der etwa die Hälfte des Sternenlichts blockiert hat.
Der 70 Kilometer breite Ring mit einem Durchmesser von 2.287 (+75/-45) Kilometern ist möglicherweise das Resultat von Kollisionen von Meteoriten mit Haumea oder einem seiner beiden Monde. Durch seine Entfernung befindet sich der Ring in einer 3-zu-1-Resonanz mit Haumea. Ein Teilchen im Ring umrundet ihn innerhalb von zwölf Stunden, während sich Haumea selbst alle vier Stunden um die eigene Achse dreht. Es ist möglich, dass die Resonanz allein ausreicht, um den Ring zu stabilisieren, aber um sicher zu sein, müssten die Wissenschaftler mehr über die genaue Form und Masseverteilung innerhalb von Haumea und seinen Monden wissen.
Die Gravitation löst jeden Klumpen auf
Der Ring selbst befindet sich innerhalb der Roche-Grenze von Haumea, weshalb sich die kleinen Teilchen darin nie zu einem dritten Mond zusammenballen können werden. Denn dazu müsste zunächst ein Klumpen entstehen, der nur durch die eigene Gravitation zusammengehalten wird. Auf alle Teilchen auf der Haumea zugewandten Seite des Klumpens würde aber eine größere Anziehungskraft wirken als auf der weiter entfernten abgewandten Seite des Klumpens.
Gleichzeitig wirken wegen der Fliehkraft auf der Orbitalbahn Kräfte nach außen. Außerdem haben Teilchen auf Bahnen mit unterschiedlichen Durchmessern auch unterschiedliche Umlaufzeiten, wodurch zusätzlich Scherkräfte wirken. Innerhalb des Roche-Limits sind alle diese Kräfte größer als die Eigengravitation eines Staubklumpens, der deshalb immer wieder auseinandergerissen wird.
Eine Raumsonde könnte Haumea in sechs Jahren erreichen
Die Beobachtung eines Rings um Haumea ist interessant, obwohl es nicht die erste Beobachtung eines Rings um einen Asteroiden ist. Schon 2014 konnte ein Ring um den 250 Kilometer großen Asteroiden Chariklo , zwischen Saturn und Uranus, nachgewiesen werden. Haumeas Ring ist der erste eines Asteroiden außerhalb der Bahn des Neptun, dem entferntesten Planeten des Sonnensystems. Es lässt sich deshalb vermuten, dass auch noch andere entfernte Asteroiden solche Ringe haben könnten.
Die Raumsonde New Horizons , die 2015 an Pluto vorbeiflog , soll Anfang 2019 den Asteroiden 2014MU69 besuchen, der sich in ähnlicher Entfernung wie Haumea befindet. Haumea selbst kann die Sonde leider nicht beobachten, dazu befindet sie sich auf der falschen Flugbahn. Berechnungen zufolge(öffnet im neuen Fenster) könnte eine Raumsonde mit Ionenantrieb das System in sechs Jahren Flugzeit erreichen. Allerdings gibt es dazu weder eine passende Raumsonde noch konkrete Pläne, eine zu starten.
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