Künstlerillustration des 10. Planeten und seines Mondes. Bildnachweis: Caltech. Klicken um zu vergrößern.
Der neu entdeckte 10. Planet, 2003 UB313, ähnelt immer mehr einem der Hauptakteure des Sonnensystems. Es hat das Gewicht eines echten Planeten (nach neuesten Schätzungen etwa 20 Prozent größer als Pluto), einen eingängigen Codenamen (Xena, nach der TV-Kriegerprinzessin) und einen eigenen Guinness-Buch-Rekord (etwa 97) astronomische Einheiten - oder 9 Milliarden Meilen von der Sonne entfernt - ist das am weitesten entfernte Objekt des Sonnensystems. Und Astronomen des California Institute of Technology und ihre Kollegen haben jetzt entdeckt, dass es einen Mond hat.
Der Mond, der 100-mal schwächer als Xena ist und alle paar Wochen den Planeten umkreist, wurde am 10. September 2005 mit dem 10-Meter-Keck-II-Teleskop am W.M. Keck Observatory in Hawaii von Michael E. Brown, Professor für Planetenastronomie, und seinen Kollegen bei Caltech, dem Keck Observatory, der Yale University und dem Gemini Observatory in Hawaii. Die Forschung wurde teilweise von der NASA finanziert. Ein Artikel über die Entdeckung wurde am 3. Oktober bei Astrophysical Journal Letters eingereicht.
"Seit dem Tag, an dem wir Xena entdeckt haben, war die große Frage, ob es einen Mond hat oder nicht", sagt Brown. "Einen Mond zu haben ist von Natur aus cool - und das ist etwas, was die meisten Planeten mit Selbstachtung haben. Es ist also gut zu sehen, dass dies auch der Fall ist."
Brown schätzt, dass der Mond mit dem Spitznamen „Gabrielle“ - nach dem fiktiven Kumpel von Fena - mindestens ein Zehntel der Größe von Xena hat, von dem angenommen wird, dass er einen Durchmesser von etwa 2700 km hat (Pluto ist 2274 km) rund 250 km breit.
Um die Größe von Gabrielle genauer zu kennen, müssen die Forscher die Zusammensetzung des Mondes kennen, die noch nicht bestimmt wurde. Die meisten Objekte im Kuipergürtel, dem massiven Streifen von Miniplanets, der sich von jenseits von Neptun bis in die fernen Ränder des Sonnensystems erstreckt, sind etwa halb Fels und halb Wassereis. Da eine Halbgesteins-, Halbeisoberfläche eine ziemlich vorhersehbare Menge an Sonnenlicht reflektiert, kann eine allgemeine Schätzung der Größe eines Objekts mit dieser Zusammensetzung vorgenommen werden. Sehr eisige Objekte reflektieren jedoch viel mehr Licht und erscheinen daher heller - und damit größer - als ähnlich große felsige Objekte.
Weitere Beobachtungen des Mondes mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA, die für November und Dezember geplant sind, werden es Brown und seinen Kollegen ermöglichen, Gabrielle's genaue Umlaufbahn um Xena zu bestimmen. Mit diesen Daten können sie die Masse von Xena anhand einer Formel berechnen, die Isaac Newton vor etwa 300 Jahren entwickelt hat.
"Eine Kombination aus der Entfernung des Mondes vom Planeten und der Geschwindigkeit, mit der er sich um den Planeten bewegt, sagt Ihnen sehr genau, wie groß die Masse des Planeten ist", erklärt Brown. „Wenn der Planet sehr massiv ist, dreht sich der Mond sehr schnell. Wenn es weniger massiv ist, bewegt sich der Mond langsamer. Nur so können wir jemals die Masse von Xena messen - weil es einen Mond hat. “
Die Forscher entdeckten Gabrielle mithilfe des kürzlich in Betrieb genommenen Laser Guide Star Adaptive Optics-Systems von Keck II. Die adaptive Optik ist eine Technik, die das Verwischen atmosphärischer Turbulenzen beseitigt und Bilder erzeugt, die so scharf sind, wie sie von weltraumgestützten Teleskopen erhalten würden. Mit dem neuen Laser-Leitsternsystem können Forscher einen künstlichen „Stern“ erzeugen, indem sie einen Laserstrahl von einer Schicht der Atmosphäre etwa 75 Meilen über dem Boden abprallen lassen. Helle Sterne in der Nähe des interessierenden Objekts werden als Referenzpunkt für die Korrekturen der adaptiven Optik verwendet. Da in der Nähe von Xena natürlich keine hellen Sterne gefunden werden, wäre eine adaptive Optik ohne das Lasersystem nicht möglich gewesen.
„Mit Laser Guide Star Adaptive Optics erhalten Beobachter nicht nur eine höhere Auflösung, sondern das Licht entfernter Objekte wird über einen viel kleineren Bereich des Himmels konzentriert, wodurch schwache Erkennungen möglich werden“, sagt Marcos van Dam, Wissenschaftler für adaptive Optik am W.M. Keck Observatory und zweiter Autor des neuen Papiers.
Das neue System ermöglichte es Brown und seinen Kollegen auch, im Januar 2003 um 2003 einen kleinen Mond mit dem Codenamen „Santa“, einem weiteren großen neuen Kuipergürtel-Objekt, zu beobachten. Im Jahr 2005 wurde kein Mond entdeckt - oder „Easterbunny“ - das dritte der drei großen Objekte des Kuipergürtels, die Brown und seine Kollegen kürzlich mit dem 48-Zoll-Samuel-Oschin-Teleskop am Palomar-Observatorium entdeckt hatten. Die Anwesenheit von Monden um drei der vier größten Objekte des Kuipergürtels - Xena, Santa und Pluto - stellt jedoch konventionelle Vorstellungen in Frage, wie Welten in dieser Region des Sonnensystems Satelliten erwerben.
Zuvor glaubten die Forscher, dass Objekte des Kuipergürtels Monde durch einen Prozess erhalten, der als Gravitationserfassung bezeichnet wird. Dabei bewegten sich zwei ehemals getrennte Objekte zu nahe beieinander und wurden in der Gravitationsumarmung des anderen eingeschlossen. Dies galt für die kleinen Bewohner des Kuipergürtels, nicht jedoch für Pluto. Plutos massiver, eng umkreisender Mond Charon brach vor Milliarden von Jahren den Planeten ab, nachdem er von einem anderen Objekt des Kuipergürtels zerschlagen worden war. Die Monde von Xena und Santa scheinen am besten durch einen ähnlichen Ursprung erklärt zu werden.
"Pluto schien einst eine einzigartige Kuriosität am Rande des Sonnensystems zu sein", sagt Brown. „Aber wir sehen jetzt, dass Xena, Pluto und die anderen Teil einer vielfältigen Familie großer Objekte mit ähnlichen Eigenschaften, Geschichten und sogar Monden sind, die uns zusammen viel mehr über das Sonnensystem lehren werden als jeder einzelne seltsame Ball jemals. ”
Originalquelle: Caltech-Pressemitteilung
