Wie viele Monde hat Pluto? Die Mini-Monde von Pluto, Nix und Hydra wurden 2005 (aber 2006 benannt) während einer Beobachtungskampagne des Hubble-Weltraumteleskops entdeckt. Aber woher kamen diese Satelliten? Die derzeit akzeptierte Theorie zur Entstehung auf dem großen Mond, Charon, ähnelt stark der Theorie, die die Entstehung des Erdmondes unterstützt. Es wird angenommen, dass ein großer Aufprall zwischen zwei großen Objekten des Kuipergürtels Charon von einem Proto-Pluto abhackte und den Teil der Pluto-Masse in die Umlaufbahn brachte. Im Laufe der Jahre verlangsamten Gezeitenkräfte das Paar und Charon durfte sich in seiner heutigen Umlaufbahn niederlassen. Neuere Theorien legen nahe, dass Nix und Hydra ein Nebenprodukt dieser Kollision sind, lediglich zerbrochene Fragmente des enormen Aufpralls. Aber es gibt Probleme mit dieser Idee. Könnten Nix und Hydra von einem anderen Ort als dem Pluto-Charon-Aufprall stammen?
Die kleinen Monde, die das Large Kuiper Belt Object (früher als Planet klassifiziert) umkreisen, befinden sich etwa 48.700 Kilometer und 64.800 Kilometer von der Oberfläche von Pluto entfernt. Der nächste Mond heißt Nix und der am weitesten entfernte Hydra. Nix hat eine Orbitalresonanz von 4: 1 mit Charons-Umlaufbahn und der größere Mond Hydra hat eine Resonanz von 6: 1 (dh Nix umkreist Pluto einmal für jeweils vier Charons-Umlaufbahnen; Hydra umkreist Pluto einmal für jeweils sechs Charons-Umlaufbahnen). .
Die Gründe für diese Mini-Mond-Umlaufbahnen sind gerade erst zu verstehen, aber es ist bekannt, dass ihre Resonanzen mit der Charons-Umlaufbahn bereits in der Entwicklung des Pluto-Systems verwurzelt sind. Wenn wir annehmen, dass Hydra und Nix aus einer massiven Kollision mit einem Kuipergürtelobjekt entstanden sind, ist die einfachste Erklärung die Annahme, dass es sich um ganze Fragmente des Aufpralls handelt, der von der Schwerkraft des Pluto-Charon-Systems erfasst wird. Aufgrund der hochexzentrischen Umlaufbahnen, die sich aus dieser Kollision ergeben hätten, ist es jedoch nicht möglich, dass sich die beiden kleinen Monde in nahezu korotationaler Resonanz mit Charon zu einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn entwickelt haben.
Könnte es also möglich sein, dass sich die Monde aus dem Staub und den Trümmern gebildet haben, die sich aus der anfänglichen Kollision ergeben? Wenn genügend Material produziert wurde und das Material häufig kollidierte, wurden Nix und Hydra möglicherweise aus einer kalten Trümmerscheibe geboren (anstatt ganze Gesteinsstücke zu sein), die sich schließlich vereinigten und beträchtliche felsige Monde bildeten. Da es möglicherweise eine Trümmerscheibe gegeben hat, hätten Kollisionen mit den umlaufenden Nix und Hydra auch die Exzentrizität in ihren Umlaufbahnen verringert.
Aber es gibt ein großes Problem mit dieser Theorie. Nach Aufprallsimulationen wäre die Pluto umgebende Trümmerscheibe nach dem Aufprall sehr kompakt gewesen. Die Scheibe konnte nicht bis zu den heutigen Umlaufbahnen der Monde reichen.
Eine weitere Theorie legt nahe, dass vielleicht die Monde wurden Die Umlaufbahnen von Nix und Hydra wurden in einer Post-Impact-Scheibe, aber sehr nahe an Pluto, und dann durch Gravitationswechselwirkungen mit Charon nach außen gezogen, sodass sie weit von der Pluto-Charon-Post-Impact-Scheibe entfernt sein konnten. Nach jüngsten Computersimulationen scheint dies ebenfalls nicht möglich zu sein.
Um eine Antwort zu finden, schlagen Arbeiten von Yoram Lithwick und Yanqin Wu (Universität von Toronto) vor, dass wir über das Pluto-Charon-System hinaus nach einer Materialquelle für Nix und Hydra suchen müssen. Aus Simulationen geht hervor, dass die obigen Theorien zur Erzeugung der kleinen Monde, die durch Material ausgelöst werden, das aus einer großen Kollision zwischen zwei großen Kuipergürtelobjekten (die Pluto und Charon erzeugen) ausgestoßen werden, äußerst problematisch sind. Sie antworten nicht richtig, wie sich die hochexzentrischen Umlaufbahnen, die Nix und Hydra bei einer Kollision hätten, zu den nahezu kreisförmigen entwickeln könnten, die sie heute haben.
Lithwick und Wu sagen weiter, dass die kreisförmigen, korotationalen Resonanzbahnen der beiden Monde aus einer plutozentrischen Scheibe kleiner Felsbrocken erzeugt werden könnten, die während Plutos Umlaufbahn um die Sonne aufgeschöpft wurden. Daher könnten Nix und Hydra aus den felsigen Trümmern entstanden sein, die bei der Entwicklung des Sonnensystems übrig geblieben sind, und nicht aus einem Kollisionsereignis, das Charon erzeugt. Dies mag für die unzähligen anderen Objekte des Kuipergürtels im Orbit in den Fernen des Sonnensystems gelten. Für die Entstehung der winzigen Monde, von denen jetzt angenommen wird, dass sie ihre Satelliten sind, sind keine Auswirkungen erforderlich.
Es ist zu hoffen, dass die Mission New Horizons (gestartet am 21. Januar 2006) in die Ferne des Sonnensystems einige der Fragen enthüllt, die in den Tiefen unseres mysteriösen Kuipergürtels unbeantwortet bleiben. Hoffentlich werden wir auch herausfinden, ob Nix und Hydra Kinder von Pluto und Charon sind… oder ob sie adoptiert wurden.
Quelle: arXiv
