02.02.2006

Xena ist größer als Pluto

Bonner Forscher bestätigen die Vermutung: Der Planeten-Kandidat Xena hat einen Durchmesser von 3000 Kilometern.


Xena ist größer als Pluto

Bonner Forscher bestätigen die Vermutung: Der Planeten-Kandidat Xena hat einen Durchmesser von 3000 Kilometern.

Xena, der mögliche zehnte Planet unseres Sonnensystems, ist mit einem Durchmesser von 3000 Kilometern größer als der neunte Planet Pluto. Das berichten Wissenschaftler der Universität Bonn und des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) im britischen Fachjournal «Nature». Sie bestätigen damit die Schätzungen der Xena-Entdecker, die den Durchmesser des Himmelskörpers mit etwa 2700 Kilometern angegeben hatten. Pluto, der kleinste und gegenwärtig äußerste Planet unseres Systems, misst dagegen nur 2300 Kilometer - weniger als der Erdenmond. Ob Xena jedoch tatsächlich als Planet eingestuft wird, will die Internationale Astronomische Union (IAU) erst im August auf ihrer Vollversammlung in Prag entscheiden.

Der nach einer TV-Amazone benannte Xena, der wissenschaftlich noch die Bezeichnung 2003 UB313 trägt, ist das größte im Sonnensystem aufgespürte Objekt seit der Entdeckung des Gasplaneten Neptun im Jahr 1846. «Da UB313 deutlich größer ist als Pluto, wird es zunehmend schwieriger, Pluto einen Planeten zu nennen, aber UB313 diesen Status zu verwehren», urteilt Studienautor Frank Bertoldi von der Universität Bonn. Die IAU hat eine Arbeitsgruppe eingesetzt, um die bisher nicht definierten Mindestanforderungen an einen Planeten zu formulieren. Ergebnisse dazu liegen noch nicht vor. Viele Astronomen bezweifeln allerdings, dass selbst Pluto heute noch den Planetenstatus zugestanden bekäme.

Abb. 1: Die Größe von Xena (2003 UB313) im Vergleich zu Pluto, dem Erdmond sowie der Erde. (Bild: Max-Planck-Institut für Radioastronomie)

Wie Pluto ist auch Xena (2003 UB313) eines der eisigen Objekte des so genannten Kuiper-Gürtels, die jenseits von Neptun um die Sonne kreisen. UB313 ist das am weitesten entfernte jemals im Sonnensystem gefundene Objekt - es ist dreimal so weit von der Sonne entfernt wie Pluto. Die Zeitdauer einer Sonnenumkreisung (respektive eines Jahres auf "2003 UB313") entspricht 560 Erdenjahren. Die Entfernung zu unserem Heimatplaneten beträgt 14,5 Milliarden Kilometer. Seine stark exzentrische Umlaufbahn bringt es 97-mal so weit von der Sonne wie die Erde und fast zweimal weiter als der am weitesten entfernte Punkt in Plutos Orbit. UB313 braucht doppelt so lange wie Pluto, um die Sonne zu umkreisen. Nach seiner Entdeckung im Jahr 2005 ließ die optische Helligkeit darauf schließen, das UB313 mindestens genau so groß wie Pluto ist. Eine genaue Größenbestimmung war bislang jedoch nicht möglich, da das Reflektionsvermögen dieses Kleinplaneten nicht bekannt war.

Das Astronomenteam der Universität Bonn und des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) um Prof. Frank Bertoldi sowie Dr. Wilhelm Altenhoff konnte durch die kombinierte Messung der von UB313 abgestrahlten Wärmeleistung sowie seiner optischen Helligkeit die Reflektivität und Größe bestimmen. 

Abb. 2: Um die Wärmestrahlung von UB313 zu messen, nutzten die Forscher das 30-Meter-Radioteleskop von IRAM auf dem Pico Veleta im Süden Spaniens und dessen hoch wärmesensible Kamera MAMBO-2, die von der Gruppe um Dr. Ernst Kreysa am Max-Plack-Institut für Radioastronomie entwickelt und gebaut wurde. IRAM (Institut de Radio Astronomie Millimétrique), das "Institut für Radioastronomie im Millimeterwellenbereich", wird gemeinsam von der Max-Planck-Gesellschaft, dem französischen CNRS und dem spanischen IGN (Instituto Geográfico Nacional) betrieben. (Bild: Max-Planck-Institut für Radioastronomie)

UB313 wurde im Januar 2005 von Mike Brown und seinen Kollegen am California Institute for Technology, USA, entdeckt, die gezielt mit einer großen Digitalkamera am Samuel-Oschin-Teleskop nach entfernten Kleinplaneten gesucht hatten. Sie entdeckten in ihren Aufnahmen ein sich langsam bewegendes, punktförmiges Objekt. Dessen Geschwindigkeit erlaubte den Wissenschaftlern, seine Distanz und Orbitparameter zu bestimmen. Die Größe des neu entdeckten Kleinplaneten konnten sie jedoch nicht bestimmen, obwohl die optische Helligkeit nahe legte, dass UB313 mindestens so groß wie Pluto sein müsste.

Erstmals 1992 gelang es Astronomen, einen Kleinplaneten jenseits von Neptun und Pluto zu finden und damit eine damals fast 40-jährige Vorhersage der Astronomen Kenneth Edgeworth (1880–1972) und Gerard P. Kuiper (1905–1973) zu bestätigen, die einen Gürtel von kleinen Planeten oder Gesteinsbrocken jenseits von Neptun vermutet hatten. Dieser so genannte Kuiper-Gürtel besteht aus Objekten, die aus der Entstehung des Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren übrig geblieben sind. In ihren entfernten Umlaufbahnen blieben sie vom Säuberungseffekt der Großplaneten verschont, die ähnlich kleine Brocken aus dem inneren Sonnensystem verdrängt haben. Einige Objekte des Kuiper-Gürtels werden auch heute noch durch die Gravitationskraft von Neptun aus ihren entfernten Bahnen geworfen und besuchen zum Beispiel als Kometen das innere Sonnensystem.

Im optischen Licht sehen wir die Objekte des Sonnensystems durch das von ihnen reflektierte Sonnenlicht. Ihre scheinbare Helligkeit hängt daher sowohl von ihrer Größe als auch vom Reflektionsvermögen ihrer Oberfläche ab. Letztere kann zwischen einigen Prozent und über 50 Prozent variieren, was eine genaue Größenbestimmung allein aus der optischen Helligkeit unmöglich macht.

Die Bonner Wissenschaftler benutzten deshalb die wärmeempfindliche Bolometer-Kamera "MAMBO-2" am 30-Meter Radioteleskop von IRAM (Institut de Radio Astronomie Millimétrique) in Spanien, die vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie entwickelt und installiert wurde, um die Wärmestrahlung von UB313 zu messen. Denn bei einer Wellenlänge von 1,2 Millimetern ist die reflektierte Sonnenstrahlung vernachlässigbar und die Helligkeit hängt nur noch von der Größe und Oberflächentemperatur des Objekts ab. Die Temperatur kann man gut aus der Distanz zur Sonne abschätzen, sodass man die Objektgröße und das optische Reflexionsvermögen aus der von MAMBO gemessenen Helligkeit bestimmen kann. Zudem können die Forscher daraus schließen, dass die Oberfläche von UB313 ca. 60 Prozent der einfallenden Sonnenstrahlung reflektiert, was vergleichbar mit Plutos Reflektionsvermögen ist.

„Es ist sehr aufregend, dass dieses Objekt im Sonnensystem größer ist als Pluto“, freut sich Dr. Altenhoff, der seit Jahrzehnten am Max-Planck-Institut für Radioastronomie Kleinplaneten und Kometen erforscht. „Es beweist, dass Pluto, der ja eigentlich auch als Kuiper-Gürtel-Objekt gelten muss, kein so außergewöhnliches Objekt ist. Vielleicht gelingt es uns, noch weitere solch große Objekte zu finden, die uns dann Aufschlüsse über die Entstehung und Entwicklung unseres Sonnensystems erlauben. Die Kuiper-Gürtel-Objekte sind Überbleibsel, eine Art archäologische Grabstätte von urtümlichen Resten aus der Entstehungszeit von Sonne und Planeten.“ Dr. Altenhoff hatte 1988 als erster die Wärmestrahlung von Pluto nachgewiesen - mit einem Vorgängermodell von MAMBO am 30-Meter Teleskop von IRAM.

Quelle: dpa und MPG/\[FB/AT\]

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