Eris – Plutos böser Zwilling

Eine Sonnenfinsternis ganz ohne unsere Sonne fand am 6. November 2010 statt. Denn es war nicht ihr Licht, das sich plötzlich verfinsterte, sondern das einer anderen Sonne: des Sterns NOMAD1 0856–0015072. Und es war auch nicht der Mond, der das Licht blockierte, sondern ein kleiner Planet am Rand unseres Sonnensystems. In dieser Nacht hatte er sich vor den Stern geschoben. Astronomen rund um den Globus verfolgten das Ereignis, denn diese Sternbedeckung war die bislang beste Gelegenheit, mehr über den fernen Zwergplaneten Eris zu erfahren.

Der griechischen Sage zufolge steht die Göttin Eris für Zwietracht und Chaos. Ob auch vom gleichnamigen Zwergplaneten Böses ausgeht, ist Ansichtssache. Fest steht jedenfalls: Als ein Team um den US-Astronomen Mike Brown Eris 2005 entdeckte, im Kuiper-Gürtel jenseits von Neptun, stieß das Pluto von seinem Sockel. Er verlor 2006 seinen angestammten Status als vollwertiger Planet, den er immerhin 76 Jahre lang besessen hatte (bild der wissenschaft 12/2006, „Plutos Sturz”).

Pluto ist offenbar alles andere als einzigartig. Schon vor zwei Jahrzehnten hatten Astronomen die ersten Objekte im Kuiper-Gürtel aufgespürt – inzwischen sind etwa 1300 Exemplare bekannt (siehe Kasten „Gut zu wissen”). Aktuelle Beobachtungen machen diese Himmelskörper noch interessanter, denn sie enthüllen, dass die Außenseiter des Sonnensystems sehr vielfältig sind.

Eris galt als größtes Kuiper-Objekt. Doch wie groß ist sie genau? Die Bedeckung von NOMAD1 0856–0015072 sollte die Frage beantworten. „Um Eris’ Größe zu bestimmen, sind Sternbedeckungen die beste Methode”, sagt Bruno Sicardy vom Observatoire de Paris. „Doch die Beobachtung von Sternbedeckungen durch Körper jenseits der Neptunbahn erfordert höchste Präzision und sorgfältige Planung.”

Internationale Kampagne

An zwei Dutzend verschiedenen Orten – in Europa, den Kanarischen Inseln und in Südamerika – wurde NOMAD1 0856–0015072 ins Visier genommen. Bei einer solchen Kampagne haben nur wenige Teams die Chance, dass die Messungen gelingen. Oftmals machen Wolken oder ungenaue Prognosen über den Eintrittsort der Bedeckung einen Strich durch die Rechnung. Eine Erfolgsmeldung kam diesmal von einem kleinen robotischen Teleskop am Observatorium der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile, das vom belgischen Liège aus gesteuert wurde, und von zwei weiteren chilenischen Fernrohren. Alle drei registrierten einen plötzlichen Helligkeitseinbruch, als Eris das Licht des Sterns blockierte.

Die übrigen Forscher hatten sprichwörtlich in die Röhre geschaut. Aber selbst die wenigen geglückten Messungen waren aussagekräftig. Zusammen mit 61 weiteren Autoren publizierte Sicardy die Ergebnisse kürzlich im Fachmagazin Nature.

Die mollige Eris …

Die Analysen ergaben, dass Eris nahezu kugelförmig ist. Ihr Durchmesser beträgt 2326 Kilometer – das macht sie quasi zu einem Zwilling von Pluto (bild der wissenschaft 2/2013, „Der gefleckte Zwerg”). Allerdings ist Eris momentan rund dreimal so weit von der Sonne entfernt wie ihr Bruder. Von dort aus gesehen ist die Sonne zu einem hellen Stern geschrumpft. Die höchsten Temperaturen auf Eris schaffen es maximal auf 35 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt, schätzen die Forscher.

Bei dieser enormen Kälte hat sich die dünne Gashülle aus Stickstoff, Methan und/oder Argon, die Eris wohl wie Pluto im sonnennahen Bereich der Umlaufbahn umgibt, als Frost auf dem Boden niedergeschlagen. Eris reflektiert das spärliche Sonnenlicht deshalb besser als Neuschnee.

Trabanten von Kuiper-Objekten sind in dieser eisigen Tristesse nichts Ungewöhnliches. Auch Eris wird von einem solchen begleitet. Der US-Astronom Wesley Fraser schreibt in der Januar-Ausgabe des Fachblattes Icarus, dass die Trabanten beim Zusammenprall von Kuiper-Objekten entstanden sein könnten – als Fragmente, die in eine Umlaufbahn um den Mutterkörper katapultiert wurden.

Solche Monde sind für Astronomen ein einzigartiges Werkzeug. Denn aus den Umlaufbahnen der Trabanten können sie die Massen der Miniplaneten bestimmen. Zusammen mit den Daten, die sich aus Sternbedeckungen ableiten lassen, ergibt sich so die mittlere Dichte der Kuiper-Objekte. Und die fällt überraschend unterschiedlich aus (siehe Tabelle auf S. 54, „Die Riesen unter den Miniplaneten”).

Quaoar, ein stattlicher Brocken von knapp 1200 Kilometer Durchmesser, fällt mit einem Wert von maximal 5,0 Gramm pro Kubikzentimeter völlig aus dem Rahmen. Noch vor Kurzem hätte kaum ein Forscher ein Kuiper-Objekt erwartet, das hauptsächlich aus schwerem Gestein besteht.

… Und Die lange Haumea

Ein weiteres exotisches Exemplar ist die langgestreckte Haumea, deren Durchmesser am Äquator mit 2200 Kilometern doppelt so groß ist wie der Abstand von Pol zu Pol. „Haumea braucht weniger als vier Stunden für eine komplette Drehung um die eigene Achse. Sie ist der am schnellsten rotierende größere Körper im Sonnensystem”, wundert sich Mike Brown vom California Institute of Technology über die abgeplattete Raserin (siehe Porträt „Der Pluto-Killer” auf dieser Seite unten).

Bislang ist wenig bekannt über die Zahl der kleinen Brocken im Kuiper-Gürtel, die weniger als einen Kilometer Durchmesser aufweisen. Doch etliche Forscher sind diesen Minikörpern auf der Spur, zum Beispiel Hilke Schlichting von der University of California in Los Angeles. Auch sie wertet Sternbedeckungen der sonst unsichtbaren Objekte aus. Ihr Fernrohr fliegt durchs All: das Hubble-Teleskop.

Kürzlich veröffentlichte Hilke Schlichting zusammen mit Kollegen ihre jüngsten Analysen im Astrophysical Journal. Der Studie lagen über 31 000 Beobachtungsstunden mit dem Fine Guiding Sensor von Hubble zugrunde – über einen Zeitraum von neun Jahren. Das Instrument, das die genaue Ausrichtung des Weltraumteleskops steuert, misst 40 Mal pro Sekunde die Helligkeit von bestimmten Leitsternen.

Myriaden Objekte dort draussen

In dem Datenwust, der mögliche Änderungen der Helligkeiten von rund 100 000 Sternen erfasste, identifizierte Hilke Schlichting zwei Ereignisse. Eine genaue Analyse ergab: Es handelte sich um Sternbedeckungen kleiner Kuiper-Objekte.

Dadurch kann die Astronomin nun die Häufigkeit der kleinen Kuiper- Objekte ab 250 Meter Größe beziffern. Ergebnis: Auf einer Himmelsfläche, die der Vollmond einnimmt, sind 0,3 bis 5 Millionen kleine Kuiper-Brocken unterwegs. Schlichtings Schlussfolgerung: Das ist häufig genug, um die Zahl der sogenannten kurzperiodischen Kometen zu erklären – also von Kometen mit Umlaufzeiten von weniger als 200 Jahren. Langperiodische Kometen stammen aus viel weiter entfernten Regionen.

Indessen ist der nächste große Meilenstein in der Erforschung des Kuiper-Gürtels bald erreicht: 2015 fliegt die NASA-Sonde New Horizons an Pluto vorbei. Aber auch auf der Erde liegen Astronomen auf der Lauer. Neue Instrumente, die in den kommenden Jahren in Betrieb gehen sollen, könnten noch größere Kuiper-Objekte als Eris aufspüren – möglicherweise solche, die dem Merkur oder sogar dem Mars ebenbürtig sind, spekuliert Mike Brown.

Bereits am 29. August wird es in Sachen Eris wieder spannend: Nach den aktuellen Prognosen tritt Plutos Zwillingsschwester dann erneut vor einen Stern. Aufsehenerregende Nachrichten könnten diesmal aus Neuseeland und Australien kommen. ■

THORSTEN DAMBECK, promovierter Physiker, ist regelmäßiger bdw-Autor. Im April-Heft berichtete er über die Venus.

von Thorsten Dambeck