Künstlerische Illustration des 10. Planeten und seines Mondes. Bildnachweis: Caltech. Klicken um zu vergrößern.
Der neu entdeckte 10. Planet, 2003 UB313, sieht immer mehr aus wie einer der Hauptakteure des Sonnensystems. Es hat das Gewicht eines echten Planeten (neueste Schätzungen gehen davon aus, dass es etwa 20 Prozent größer ist als Pluto), einen eingängigen Codenamen (Xena, nach der TV-Kriegerprinzessin) und einen eigenen Guinness-Buch-Rekord (bei etwa 97 .). astronomischen Einheiten - oder 9 Milliarden Meilen von der Sonne entfernt - ist es das am weitesten entdeckte Objekt des Sonnensystems). Und, wie Astronomen des California Institute of Technology und ihre Kollegen jetzt herausgefunden haben, hat es einen Mond.
Der Mond, der 100-mal lichtschwächer als Xena ist und den Planeten alle paar Wochen einmal umkreist, wurde am 10. September 2005 mit dem 10-Meter-Keck-II-Teleskop des W.M. Keck-Observatorium auf Hawaii von Michael E. Brown, Professor für Planetenastronomie, und seinen Kollegen am Caltech, dem Keck-Observatorium, der Yale University und dem Gemini-Observatorium auf 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 entdeckten, war die große Frage, ob sie einen Mond hat oder nicht“, sagt Brown. „Einen Mond zu haben ist einfach von Natur aus cool – und es ist etwas, was die meisten Planeten mit Selbstachtung haben, also ist es gut zu sehen, dass dieser auch so ist.“
Brown schätzt, dass der Mond, der den Spitznamen „Gabrielle“ trägt – nach dem fiktiven Kumpel der fiktiven Xena – mindestens ein Zehntel der Größe von Xena hat, der einen Durchmesser von etwa 2700 km hat (Pluto ist 2274 km groß) und möglicherweise etwa 250 km breit.
Um Gabrielles Größe genauer zu kennen, müssen die Forscher die Zusammensetzung des Mondes kennen, die noch nicht bestimmt ist. Die meisten Objekte im Kuipergürtel, dem massiven Streifen von Miniplaneten, der sich von jenseits von Neptun bis in die fernen Ränder des Sonnensystems erstreckt, bestehen etwa zur Hälfte aus Gestein und zur Hälfte aus Wassereis. Da eine halb Gestein, halb Eisfläche eine ziemlich vorhersehbare Menge an Sonnenlicht reflektiert, kann eine allgemeine Schätzung der Größe eines Objekts mit dieser Zusammensetzung gemacht werden. Sehr eisige Objekte reflektieren jedoch viel mehr Licht und erscheinen daher heller – und damit größer – als ähnlich große felsige Objekte.
Weitere Mondbeobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA, die für November und Dezember geplant sind, werden es Brown und seinen Kollegen ermöglichen, Gabrielles genaue Umlaufbahn um Xena zu bestimmen. Mit diesen Daten können sie die Masse von Xena berechnen, indem sie eine Formel verwenden, die erstmals vor 300 Jahren von Isaac Newton entwickelt wurde.
„Eine Kombination aus der Entfernung des Mondes vom Planeten und der Geschwindigkeit, mit der er den Planeten umkreist, sagt 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. Es ist die einzige Möglichkeit, die Masse von Xena zu messen – denn sie hat einen Mond.“
Die Forscher entdeckten Gabrielle mit dem kürzlich in Betrieb genommenen Laser Guide Star Adaptive Optics-System von Keck II. Adaptive Optik ist eine Technik, die die Unschärfe atmosphärischer Turbulenzen beseitigt und Bilder erzeugt, die so scharf sind, wie sie von weltraumgestützten Teleskopen erhalten würden. Das neue Laserleitsternsystem ermöglicht es Forschern, einen künstlichen „Stern“ zu erzeugen, indem ein Laserstrahl von einer Schicht der Atmosphäre etwa 120 Kilometer über dem Boden reflektiert wird. Als Referenzpunkt für die adaptiven Optikkorrekturen werden helle Sterne in der Nähe des interessierenden Objekts verwendet. Da in der Nähe von Xena natürlich keine hellen Sterne zu finden sind, wäre die Bildgebung mit adaptiver Optik ohne das Lasersystem unmöglich gewesen.
„Mit Laser Guide Star Adaptive Optics erhalten Beobachter nicht nur eine höhere Auflösung, sondern das Licht von entfernten Objekten wird auf einen viel kleineren Bereich des Himmels konzentriert, was schwache Detektionen ermöglicht“, sagt Marcos van Dam, Wissenschaftler für adaptive Optik am W.M. Keck-Observatorium und zweiter Autor des neuen Papiers.
Das neue System ermöglichte es Brown und seinen Kollegen auch, im Januar um 2003 einen kleinen Mond EL61 mit dem Codenamen „Santa“ zu beobachten, ein weiteres großes neues Kuipergürtel-Objekt. Kein Mond wurde um das FY9 2005 herum gesichtet – oder „Easterbunny“ – das dritte der drei großen Kuipergürtel-Objekte, die kürzlich von Brown und seinen Kollegen mit dem 48-Zoll-Samuel-Oschin-Teleskop am Palomar-Observatorium entdeckt wurden. Aber die Anwesenheit von Monden um drei der vier größten Objekte des Kuipergürtels – Xena, Santa und Pluto – stellt konventionelle Vorstellungen darüber in Frage, wie Welten in dieser Region des Sonnensystems Satelliten erhalten.
Zuvor glaubten Forscher, dass Kuipergürtel-Objekte Monde durch einen Prozess namens Gravitationserfassung erhalten, bei dem sich zwei ehemals getrennte Objekte zu nahe aneinander bewegten und in die gravitative Umarmung des anderen eingeschlossen wurden. Dies galt für die kleinen Bewohner des Kuipergürtels, jedoch nicht für Pluto. Plutos massiver, eng umlaufender Mond Charon brach den Planeten vor Milliarden von Jahren ab, nachdem er von einem anderen Kuipergürtel-Objekt zertrümmert worden war. Die Monde von Xena und Santa lassen sich am besten durch einen ähnlichen Ursprung erklären.
„Pluto schien einst ein einzigartiger Sonderling 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 Sonderling es jemals tun würde. ”
Originalquelle: Caltech-Pressemitteilung
