Pluto
Die Monde


Es werden immer mehr: Zuerst wurde 1930 der Zwergplanet Pluto entdeckt, den man lange für den zehnten "richtigen" Planeten des Sonnensystems gehalten hatte. Dann kam 1978 Plutos Riesenmond Charon ans Licht der Öffentlichkeit. 2005 entdeckte das Hubble-Weltraumteleskop die kleineren Monde Nix und Hydra, und Hubble fügt seither immer neue Brocken hinzu, die den Pluto umkreisen: 2011 den lange namenlosen "P4" und im Sommer 2012 den noch etwas kleineren "P5", die nun offiziell "Kerberos" und "Styx" heißen. Es ist die Frage, ob die Pluto-Familie damit schon komplett ist - womöglich nicht!
Foto: NASA/ ESA/ SETI Institute

URL dieser Website: http://www.kunstundkosmos.de/Astronomie/Pluto-Monde.html

Die Internationale Astronomie Union (IAU) gab am 2. Juli 2013 die endgültigen Namen für P4 und P5 bekannt: Nach einem öffentlichen Aufruf zur Namensgebung wurde die Entscheidung zugunsten von Kerberos und Styx gefällt, zwei weiteren Figuren aus der klassischen griechischen Mythologie, speziell der Unterwelt. In die engere Wahl war auch der Name "Vulcan" gekommen, der jedoch anderen mythologischen Zusammenhängen entstammt und zudem bereits die Bezeichnung eines vermuteten Planeten zwischen Sonne und Merkur ist - der Planet Vulcan existiert zwar nicht, aber als "Vulcanoide" werden Asteroiden auf dieser Bahn bezeichnet. Wichtig ist die Schreibweise "Kerberos" (des mehrköpfigen Wächterhundes vor den Toren der Unterwelt) im Gegensatz zu dem Asteroiden (1865) Cerberus. Der Name "Styx" bezeichnet den Fluss, den die Toten überqueren müssen, um in die Unterwelt zu gelangen, beziehungsweise die Flussgöttin.

Sitemap
Übersicht Astronomie
Pluto-Sonde New Horizons

17-10-2012
Update 07-07-2013

Ballett der kleinen Himmelskörper
Zwergplanet Pluto und seine Begleiter - eine unbekannte Welt in Bewegung

Von Christel Heybrock

Da draußen wimmelt es von Welten, die wir noch nie gesehen haben und von denen wir bestenfalls etwas ahnen: Der Kuiper-Gürtel, der sich um die großen Planeten des Sonnensystems herumzieht - aus wieviel Himmelskörpern besteht der eigentlich? Niemand weiß es, und dass in den letzten Jahren immerhin rund 1000 Objekte bekannt wurden, ist eine astronomische Leistung. Geschätzt werden bislang etwa 70.000 Himmelskörper von mehr als 100 km Durchmesser, aber es könnten mehr sein, und von den kleineren lässt sich noch gar nichts sagen. Ein wenig Licht in die dunklen, eisigen Verhältnisse in der Entfernung zwischen 30 und 50 Astronomischen Einheiten von der wärmenden Sonne (1 AE entspricht dem mittleren Abstand Erde-Sonne, also rund 150 Millionen km) soll die Raumsonde "New Horizons" bringen, die 2006 von der Erde startete und 2015 am Pluto-System vorbeifliegen wird. Wenn das Geld und der Zustand der Sonde für eine Missionsverlängerung reichen, kann "New Horizons" anschließend einen weiteren Vorbeiflug an einem Bewohner des Kuiper-Gürtels anpeilen, aber auch die damit verbundenen Erkenntnisse werden nicht mehr bringen als die Untersuchung eines Grashalms im Heuhaufen.

"New Horizons" wird natürlich auch Plutos Riesenmond Charon unter die Lupe nehmen, und dass Nix und Hydra bei der weiten Reise nicht vergessen werden, die beiden Trabanten, die ein halbes Jahr vor dem Start der Mission plötzlich auftauchten, ist ebenso selbstverständlich. Mittlerweile aber macht sich das "New Horizons"-Team etwas Sorgen, was da in weiter Ferne noch alles herumfliegt. Mit P4 und P5 ( Kerberos und Styx) hatte niemand gerechnet, und schon tritt ein weiterer, wenn auch nur temporärer Begleiter Plutos auf die Bühne, der Plutino mit der Nummer 15810 und einem Durchmesser von rund 250 km. 


Das Hubble-Weltraumteleskop im Orbit um die Erde. Seine Aufnahmen haben unser Bild vom Kosmos radikal verändert - und ganz nebenbei auch unser Wissen von Pluto und seinen Monden. Nur den vermuteten Staubring rund um den Zwergplaneten hat das Teleskop bisher nicht entdeckt. Vielleicht haben die Monde die befürchteten Partikel ja auch längst durch ihre Gravitation angezogen - für die "New Horizons"-Mission würde das bedeuten: die "Luft" ist rein!
Foto: NASA

Anfangs jubelte New-Horizons-Chefwissenschaftler Alan Stern noch: "Fantastisch! Jetzt können wir beim Vorbeiflug an Pluto auch noch Näherungen an einen weiteren Mond planen!" Aber wenn Plutos Monde, die sich alle in einer Ebene um ihren Herrn und Meister herum bewegen, tatsächlich einst aus der Kollision mit einem Kollegen aus dem Kuiper-Gürtel entstanden, gibt es wahrscheinlich noch eine Menge viel kleinerer Brocken und Bröckchen, vor denen sich die Sonde kaum in Acht nehmen kann: Sie sind einfach nicht rechtzeitig zu sehen, um New Horizons sicher an ihnen vorbei zu steuern. So fix die Sonde auch ist und so gut sie ausgerüstet wurde gegen die unwirtlichen Temperaturen - schon das Auftreffen eines Mikrometeoriten könnte sie empfindlich beschädigen. Das Hubble-Teleskop, das in 575 km Höhe die Erde umrundet (oberhalb der störenden Atmosphäre) hat bisher mit der Entdeckung von Pluto-Monden gute Dienste geleistet, aber auch Hubbles Augen, die sich unter anderem weiterhin dem Pluto-System widmen sollen, können nicht alles sehen, so dass mit jeder zukünftigen Entdeckung das Risiko für New Horizons steigt.

Als Hubble 2011 eben nach dem befürchteten Ring aus Staub und Himmelsbröckchen rund um Pluto suchen sollte, wurde immerhin P4 (Kerberos) entdeckt, der bis dahin kleinste Pluto-Mond von geschätzten 13 bis 34 km Durchmesser. Seine wissenschaftliche Bezeichnung ist S/2011 (134340). Man nimmt an, dass er eine unregelmäßige Form hat, aber immerhin saust er in einem offenbar kreisförmigen Orbit zwischen den Umlaufbahnen von Nix und Hydra alle 32 Tage um Pluto herum, von dem er durchschnittlich 60.000 km entfernt ist. Auch Nix und Hydra wurden 2005 vom Hubble-Teleskop entdeckt, und da sich ihre Oberflächenhelligkeit immer mal zu verändern scheint, nehmen die Astronomen an, dass auch sie eher eine unregelmäßig längliche und keine sphärische Form haben, so dass sie Asteroiden ähneln. Während Nix etwa 49.000 km von Pluto entfernt ist, liegt Hydra mit 65.000 km noch weiter außen. Beide sind etwa 10.000 Mal lichtschwächer als Pluto selbst - von der Erde aus lassen sie sich also kaum beobachten, und ohne das Hubble-Teleskop wäre ihre Existenz völlig unbekannt. Ohnehin ist Hubble, der mehrfach aufgerüstete Tausendsassa im All, nicht nur für die Entdeckung unglaublich ferner Galaxien verantwortlich, sondern auch für die Sichtung von Asteroiden und eben die Verhältnisse rund um Pluto, und das betrifft auch den großen Pluto-Mond Charon. 1978 hatte zwar James Walter Christy vom US Naval Observatory entdeckt, dass Aufnahmen von Pluto auf manchen Fotoplatten nicht mehr kreisrund waren, sondern eine Beule hatten, was auf einen Mond hindeutete, aber erst 1990 gelang es dem Hubble-Teleskop, ganz klar zu belegen: Pluto und Charon sind zwei separate Himmelskörper - aus einer Entfernung von rund 5 Milliarden km keine selbstverständliche Erkenntnis.


Pluto und Charon - mit erdgebundenen Teleskopen (kleines Foto oben links) ließ sich eigentlich nur feststellen, dass Pluto manchmal eine Beule hatte, die man für einen Mond halten konnte. Erst das Hubble Space Telescope (HST) konnte 1990 mit seiner Faint Object Camera (FOC) die beiden Himmelskörper sichtbar trennen. Das Diagramm unten zeigt, dass man von der Erde aus das Pluto-Charon-System fast von der Kante (edge on) her sieht, was die optische Trennung der beiden Körper zusätzlich erschwerte.
Fotos: NASA/ESA/STScl, die erdgebundene Aufnahme oben links stammt vom Canada-France-Hawaii Telescope

P4 und P5 - das waren natürlich keine ordentlichen Namen für zwei Monde, aber lange sollte es dabei bleiben. Da das Pluto-System bisher Namen aus der griechischen Unterwelt bekam, gab es bereits den Vorschlag, die beiden "Orpheus" und "Eurydike" zu nennen in Erinnerung an das tragische Geschehen um den Sänger Orpheus, der seine geliebte Eurydike nicht aus dem Totenreich zurückholen konnte. Aber wenn nun noch mehr Pluto-Monde entdeckt werden, müssten ganz andere antike Mythen herangezogen werden, also wartete man erst mal ab. P5 (Styx) mit der wissenschaftlichen Bezeichnung S/2012 (134340) wurde Ende Juni/Anfang Juli 2012 als schwacher Lichtfleck auf Fotos der Hubble Wide Field Camera gefunden. Die Astronomen vermuten, dass er ebenfalls eine unregelmäßige Form hat, aber mit einem geschätzten Durchmesser zwischen 10 und 25 km ist er noch etwas kleiner als P4 - solche relativ groben Schätzungen hängen damit zusammen, dass sich nicht gleich feststellen lässt, wie hell jeweils die Oberfläche eines schwer sichtbaren Himmelskörpers ist, und P5 hat nur noch halb so viel Albedo (Helligkeitsabstrahlung) wie P4. Immerhin liegt die Bahn von P5 mit einem Abstand von 42.000 km dem Pluto am nächsten, abgesehen von Charon, der knapp 18.000 km entfernt von Pluto dahinfliegt. Bedenkt man, dass New Horizons nur 10.000 km entfernt von Pluto durch dessen Reich ziehen will, noch dazu mit einer Geschwindigkeit von 14,3 km pro Sekunde, kann man sich das Risiko eines Impakts gut verstellen.


New Horizons soll sich 2015 dem Pluto innerhalb der Umlaufbahn von Charon nähern - aber was, wenn es dort von Staub und Brocken nur so wimmelt? Principal Investigator Alan Stern bekannte im Oktober 2012 auf einer Tagung der American Astronomical Society in Reno, dass man Sicherheit über die Verhältnisse frühestens 10 Tage vorm Flyby am 14. Juli 2015 bekommen könne. Auch die Flugbahn der Sonde könne nicht früher geändert werden - es scheint also wirklich eng zu werden für die Sicherheit der Sonde.
Foto: NASA

Bemerkenswert ist, dass sich offenbar alle kleineren Pluto-Monde durch Resonanzen auf den großen Charon beziehen, der mit einem Durchmesser von 1212 km mehr als halb so groß ist wie Pluto selbst (dessen Durchmesser beträgt 2390 km) und mit diesem zusammen eher ein eigenes planetarisches System bildet, statt sich mit einer klassischen Trabantenfunktion zu begnügen. Nix beispielsweise fliegt in einer 1:4-Resonanz mit Charon dahin - während Charon sich viermal mit Pluto um das gemeinsame Gravitationszentrum bewegt (das außerhalb von ihnen beiden liegt), vollendet Nix einen einzigen Umlauf. P4 (Kerberos) bezieht sich in einer 1:5-Resonanz auf Charon, und Hydra in einer 1:6-Resonanz. P5 (Styx), dem Charon und damit Pluto am nächsten, nimmt offenbar eine 1:3-Resonanz ein. Um herauszufinden, ob es weitere Monde noch näher an Pluto gibt, müsste man nach 1:2-Resonanzen suchen - aber je näher ein solches vermutlich dunkles Möndchen am doch relativ hellen Pluto liegt, desto schwerer dürfte es zu entdecken sein. An Wechselwirkungen im Ballett der Himmelskörper in Plutos Reich ist das nicht alles, denn beispielsweise Kerberos wird auch durch die Bahnen von Nix und Hydra beeinflusst, die rechts und links seine Nachbarn sind.

Was nun aber den Plutino 15810 betrifft, so verhält es sich damit ganz bizarr, denn er ist kein richtiger, dauerhafter Pluto-Mond, sondern nur ein temporärer, ein Quasi-Mond, den seine Bahn immer mal in die Nähe von Pluto bringt und wieder daraus entfernt. Derartige Exoten gibt es öfter im Sonnensystem, sogar die Erde hat zeitweise solche Begleiter. Aber der 1994 entdeckte Plutino 15810 (= 1994 JR1) ist auch hinsichtlich dieser seltsamen Gäste ein Sonderfall, wie die Astronomen Carlos und Raúl de la Fuente Marcos von der Universität Madrid herausfanden. Im Grunde sind sowohl Pluto als auch 15810 "Plutinos", und Pluto gilt nur als der größte Plutino. Denn beide stehen in einer 2:3-Resonanz mit Neptun: Während Neptun dreimal die Sonne umrundet, schaffen sowohl Pluto als auch der kleine 15810 den Umlauf zweimal. Aber was so einfach klingt, ist doch ziemlich kompliziert, denn sowohl Plutos Umlaufbahn als auch die seines kleineren Kollegen und Quasi-Mondes sind hoch exzentrisch, also alles andere als kreisförmig, und noch dazu unterschiedlich gegen die Ekliptik-Ebene geneigt. Während Pluto im Laufe von 248 Erdenjahren mit 30 Astronomischen Einheiten (1 AE = 150 Millionen km) der Sonne am nächsten kommt und sich bis auf 49 AE wieder von ihr entfernt, schlägt der Plutino 15810 eine etwas andere Ellipse ein: Mehr als 43 AE liegt sein sonnenfernster Punkt, dann schwenkt er um und nähert sich der Sonne bis auf immerhin mehr als 34 AE. Im Gegensatz zu Pluto, der die Bahn des Neptun schneidet, liegt der kleine Plutino komplett außerhalb der Neptunbahn und braucht für einen Sonnen-Umlauf etwa 245 Erdenjahre.

Nur alle zwei Millionen Jahre wird der kleine Plutino zum Quasi-Mond für Pluto und scheint sich aus Plutos Sicht dann für 350.000 Jahre in zunächst weitem Abstand um ihn herumzuspiralen. Sowohl Pluto als auch der Plutino umrunden etwa 8000 Mal die Sonne, bevor sie scheinbar aneinander geraten. Dieser seltsame Rhythmus aus Näherung und Entfernung hängt auch mit der unterschiedlichen Neigung der beiden Körper gegen die Ekliptik zusammen: Pluto nebst seinen richtigen Trabanten ist dabei der Ausbüxer, er schneidet die Ebene, in der alle Planeten sich um die Sonne bewegen, um mehr als 17 Grad, bei dem kleinen Plutino sind es nur 3,8 Grad. Durch Computersimulationen stellten die spanischen Wissenschaftler auch fest, dass der Plutino von seiner Spiralmond-Funktion zur Zeit etwa 100.000 Jahre geschafft hat und heutzutage etwas mehr als 3 Astronomische Einheiten von Pluto entfernt ist (das sind etwas mehr als 450 Millionen km). In den nächsten fünf Jahren wird er dem so viel größeren Zwergplaneten bis auf rund 400 Millionen km noch etwas näher kommen, aber im Gegensatz zu anfänglichen Erwartungen wird es nicht reichen, dass New Horizons auch ihn während des Vorbeiflugs an Pluto-Charon unter die Lupe nimmt, die Entfernung des Plutinos ist immer noch zu groß. Erst in 13.000 Jahren wird 15810 sich Pluto-Charon bis auf etwas mehr als zwei Millionen km nähern. Das sind etwas andere Zeiträume als ein Menschenleben ...

Infos:
- Charon: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar-system/pluto/1990/14/
- Nix und Hydra: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar-system/pluto/2006/09/
- P4 und P5: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar-system/pluto/2011/23/ und http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/solar%20system/pluto/2012/32/full/
Namensgebung P4 und P5: http://www.iau.org/public_press/news/detail/iau1303/
- Plutino 15810: http://en.wikipedia.org/wiki/(15810)_1994_JR1,
http://www.skyandtelescope.com/news/Plutos-Fake-Moon-170998771.html und de la Fuente Marcos, C., de la Fuente Marcos, R.: "Plutino 15810 (1994 JR1), an accidental quasi-satellite of Pluto", astro-ph 14 Sep 2012, http://arxiv.org/abs/1209.3116

- New Horizons riskante Flyby-Bahn: http://pluto.jhuapl.edu/news_center/news/20121016.php

kostenlose counter