Ein Zwergplanet mit Ring

  • 13. October 2017

Sternbedeckung liefert über­raschende Infor­ma­tionen über einen Himmels­körper im Kuiper­gürtel.

Unter der Mitwirkung von zehn Observatorien in sechs europä­ischen Ländern gelang es Astro­nomen kürz­lich, eine Stern­be­deckung durch den Zwerg­planeten Haumea zu beob­achten. Dabei ent­deckten die Forscher über­raschend auch einen schmalen und dichten Ring, der den Zwerg­planeten umgibt. Außer­dem konnten die Wissen­schaftler Größe, Form und Dichte von Haumea näher bestimmen. Die neuen Werte stimmen besser mit den theore­tischen Vorher­sagen überein. Trotz­dem bleibt die Ent­stehung dieses interes­santen Systems aus einem Zwerg­planeten mit Ring und zwei Monden rätsel­haft.

Haumea

Abb.: Künstlerische Darstellung von Haumea und seinem Ring, wobei der Haupt­körper und der Ring maß­stabs­getreu dar­ge­stellt sind. Der Ring befindet sich in einer Ent­fer­nung von 2287 Kilo­metern zum Zentrum des ellip­so­iden Haupt­körpers und ist dunkler als die Ober­fläche von Haumea. (Bild: IAA-CSIC / UHU)

Die vier größten transneptunischen Objekte sind als Zwerg­planeten klassi­fi­ziert, mit Pluto als bekann­testem Mit­glied. Der Zwerg­planet Haumea ist kleiner, hat aber eine sehr lang­ge­streckte Form, rotiert sehr schnell, ist mit kristal­linem Wasser­eis bedeckt und hat zwei Monde. Aller­dings waren viele seiner physi­ka­lischen, chemi­schen und ther­mischen Eigen­schaften bis­lang nicht gut bekannt.

Die Astronomen nutzten die seltene Gelegenheit einer Stern­be­deckung, um eine Fülle von Beob­achtungs­daten zu sammeln. Bei einer Stern­be­deckung läuft ein kleiner Körper unseres Sonnen­systems vor einem Hinter­grund­stern vorbei. Aus der Messung des proji­zierten Schattens auf der Erde kann direkt die Größe des Objekts und seine proji­zierte Form errechnet werden. Es bedurfte aller­dings einer großen astro­metrischen Beob­ach­tungs­kampagne nahe des Zeit­punkts einer poten­ziellen Bedeckung durch Haumea, um den Pfad des Schattens zu berechnen und das Beob­achter­netz im Januar 2017 in Bereit­schaft zu ver­setzen.

Die Lichtkurven zeigen tiefe Einschnitte, die durch den Vorbei­zug von Haumea vor dem Hinter­grund­stern ver­ursacht wurden. Weil diese Ein­schnitte sehr abrupt sind, kann Haumea keine globale Atmo­sphäre haben, wie beispiels­weise Pluto. Neben der großen Bedeckung gab es aber vor und nach dem größten Ein­schnitt in der Licht­kurve kurze Verdunke­lungen. „Wir waren sehr über­rascht, diese Sekundär-Ereig­nisse zu sehen, was auf eine zusätz­liche Struktur um den Zwerg­planeten hin­deutete“, sagt Ulrich Hopp vom MPI für extra­terres­trische Physik und der Univer­sitäts­stern­warte München, die für die Beob­ach­tungen am Wendel­stein verant­wort­lich war. „Die Analyse zeigt, dass diese Verdunke­lungen durch einen schmalen und dichten Ring um Haumea erklärt werden können, der etwa die Hälfte des ankom­menden Sternen­lichts absor­bierte.“

Der Positionswinkel des Rings stimmt mit der Rotationsachse von Haumea überein, so dass der Ring in der Äquator­ebene von Haumea liegen sollte. Bis­herige Beob­ach­tungen haben bereits gezeigt, dass sich auch der Satellit Hi'iaka in der Äquato­rial­ebene befindet, aller­dings in deut­lich größerer Ent­fernung. Der Ring liegt so nahe am stark elon­gierten Zwerg­planeten, dass die Ent­stehung eines festen Körpers aus diesem Material nicht möglich ist.

Da Haumea eine triaxiale, ellipsoide Form besitzt, reicht die Bedeckung allein nicht aus, seine drei­dimen­sio­nale Form zu bestimmen. Die Messungen über mehrere Tage vor und nach der Bedeckung lieferten den Astro­nomen aber zusätz­liche Infor­ma­tionen über die Rota­tions­licht­kurve, so dass die Form des Ellip­soids sowie die Dichte des Zwerg­planeten daraus abge­leitet werden konnten. Die neuen Ergeb­nisse sind viel besser im Ein­klang mit der Dichte anderer großer trans­neptu­nischer Objekte als bis­herige Messungen. Aller­dings sind die Ergeb­nisse nicht mit einem homo­genen Körper im hydro­sta­tischen Gleich­gewicht verein­bar. Es ist viel­mehr wahr­schein­lich, dass die verein­fachte Annahme eines an­nähernd flüs­sigen Körpers nicht gültig ist und die Gesetze granu­larer Medien ange­wandt werden müssen.

MPE / RK

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