Plutos chaotische Begleiter

Pluto und seine fünf Monde (NASA /M. Showalter)

Pluto ist in gleich mehrfacher Hinsicht ein Außenseiter im Sonnensystem: Er kreist extrem weit außen, er ist kein echter Planet und bildet noch dazu ein Doppelsystem mit seinem fast gleichgroßen Mond Charon. Seltsam auch: Obwohl Pluto und Charon selbst ziemlich klein sind, werden sie von vier winzigen Monden umkreist. Bisher war über diese jedoch kaum mehr bekannt als dass sie existieren. Jetzt haben neuen Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraum-Teleskop Neues ergeben – und einige Überraschungen.

Trotz aller Fortschritte in der Astronomie ist der Zwergplanet Pluto noch immer der große Unbekannte im Sonnensystem: Aus den wenigen unscharfen Aufnahmen lässt sich kaum etwas über seine Eigenschaften und sein Innenleben entnehmen. Das aber wird sich demnächst ändern. Denn die NASA-Raumsonde New Horizons wird am 14. Juli 2015 den Pluto  erreichen – entsprechend gespannt erwarten Planetenforscher die Aufnahmen und Daten. Doch schon jetzt ist Mark Showalter vom SETI Institute und Douglas Hamilton von der University of Maryland ein tieferer Einblick in das Pluto-System gelungen. Sie haben mit Hilfe des Weltraumtelekops Hubble erstmals die Bahnen, Rotation und das Aussehen der vier kleinen Monde des Pluto näher bestimmt. Sie wurden erst vor wenigen Jahren überhaupt entdeckt: Nix und Hydra im Jahr 2005, Kerberos 2011 und Styx schließlich 2012.

Chaotische Rotation, geordnete Bahnen

Pluto und sein großer Mond Charon sind ein ganz besonderes Paar. Denn der Zwergplanet ist nur etwa doppelt so groß wie sein Trabant. Als Folge kreist Charon nicht um Pluto, sondern das gemeinsame Schwerkraftzentrum liegt zwischen ihnen im All. Sie gleichen damit eher einem Doppelplanetensystem und erzeugen auch in ihrem Umfeld eine entsprechende Unwucht. Wie sich dies auf die kleinen Monde auswirkt, die um dieses Paar kreisen, haben die Forscher nun näher untersucht. Ein erster Effekt der chaotischen Schwerkraftverhältnisse: "Unser Mond und die meisten anderen kehren ihrem Planeten immer die gleiche Seite zu – wie Kinder, die artig auf ihre Eltern blicken", erklärt Hamilton. "Doch Plutos Monde gleichen eher bockigen Teenagern, die sich weigern, diesen Regeln zu folgen." So scheint der Mond Nix zeitweilig synchron zu rotieren, um dann in eine chaotische Rotation zu wechseln. Selbst seine Drehachse kippt von Zeit zu Zeit um, wie die Astronomen beobachteten. Ähnlich verhält sich auch Hydra, die beiden anderen Monde sind zu klein, um ihre Rotation genauer bestimmen zu können.

So chaotisch die Rotation der kleinen Monde ist, so überraschend geordnet scheinen ihre Umlaufbahnen. Ihre Umlaufzeiten entsprechen dem Verhältnis der ganzen Zahlen 3:4:5:6, was auf eine starke gegenseitige Beeinflussung hindeutet. "Die resonante Beziehung von Nix, Styx und Hydra macht ihre Orbits regelmäßiger und verhindert, dass sie ineinander krachen", sagt Hamilton. "Dies ist ein Grund, warum der kleine Pluto überhaupt so viele Monde besitzen kann." Die Resonanz liefert aber auch Hinweise auf die Vergangenheit dieses seltsamen Systems, wie die Forscher erklären. Denn man geht davon aus, dass der Ur-Pluto einst mit dem Ur-Charon kollidierte. Nach diesem Zusammenstoß kreiste Charon möglicherweise zuerst in einer stark exzentrischen Umlaufbahn, die das umgebende Material in eine Resonanz brachte. Als sich dann der Orbit des Charon normalisierte, behielten die kleinen Monde, die aus den Trümmern entstanden waren, diese Resonanzen mit kleinen, jetzt gemessenen Abweichungen bei.

Die neuen Beobachtungen enthüllen aber auch, dass es einen Außenseiter unter den kleinen Monden gibt: Kerberos.  Er unterscheidet sich in mehreren Eigenschaften deutlich von seinen Mittrabanten. Zum einen ist sein Orbit weniger geordnet als der der anderen Monde. Zum anderen aber sieht er völlig anders aus: Während Nix, Styx und Hydra das Licht der fernen Sonne ähnlich hell reflektieren wie Pluto und Charon, hüllt sich Kerberos in Dunkelheit. "Er reflektiert nur rund fünf Prozent des auftreffenden Lichts, das deutet darauf hin, dass seine Oberfläche sehr dunkel ist", berichten die Forscher. Doch wenn alle kleinen Monde gemeinsam im Trümmerfeld entstanden sind, müssten sie auch relativ gleich zusammengesetzt sein. "Das ist ein sehr provokatives Ergebnis", sagt Showalter. Umso gespannter sind die Planetenforscher nun, ob die Raumsonde New Horizonts dieses im Juli bestätigen wird – oder ob sie ganz neue Überraschungen zutage fördert.

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