Sternbedeckung verrät fernen Eisbrocken - wissenschaft.de
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Astronomie+Physik

Sternbedeckung verrät fernen Eisbrocken

Kuipergürtel-Objekt
So könnte das neuentdeckte Kuipergürtel-Objekt aussehen. (Bild: Ko Arimatsu)

Jenseits des Neptun kreisen Unmengen eisiger Brocken um die Sonne – Relikte aus der Anfangszeit der Planetenbildung. Jetzt ist es Astronomen erstmals gelungen, ein nur knapp drei Kilometer großes Kuipergürtel-Objekt aufzuspüren. Sollte sich diese Entdeckung bestätigen, wäre es der erste Nachweis eines solchen Objekts. Denn die nur kilometergroßen Objekte dieses fernen Außenbereichs sind zu klein und weit entfernt, um direkt mit Teleskopen beobachtet zu werden. Die Forscher nutzten deshalb eine indirekte Methode: Sie fahndeten nach Sternen, die bei der Passage eines Kuipergürtel-Objekts kurzzeitig verdeckt werden – und wurden fündig.

In seinen Anfängen war unser Sonnensystem ein ziemlich turbulenter Ort: Überall flogen größere und kleinere Gesteinsbrocken umher, die Planeten wuchsen noch und veränderten teilweise sogar ihre Bahnen – darunter auch der Gasriese Jupiter und der Neptun. Die dadurch ausgelösten Turbulenzen führten dazu, dass sich viele Überbleibsel der Planetenbildung als Asteroiden in einem Gürtel zwischen Mars und Jupiter sammelten. Weiter außen, jenseits der großen Gasplaneten, war es dagegen so kalt, das dort vorwiegend eisige Brocken entstanden und als Relikte der Anfangszeit unseres Planetensystems übrigblieben. Sie bilden heute den jenseits der Neptunbahn liegenden Kuipergürtel. In den letzten Jahrzehnten haben Astronomen in diesem eisigen Außenbereich zahlreiche Zwergplaneten und Brocken der Größe von mehreren hundert Kilometern entdeckt.

Fahndung im eisigen Außenbezirk

Unklar ist allerdings bisher, wie viele kleinere Objekte im Kuipergürtel kreisen. Denn solche Brocken von einem bis wenigen Kilometer Größe sind schlicht zu klein und zu weit entfernt, um selbst mit den leistungsfähigsten Teleskopen direkt beobachtet zu werden. „Doch gerade diese Kuipergürtel-Objekte können uns verraten, welche Größen die ursprünglichen Planetesimale bei der Planetenbildung hatten“, erklärt Ko Arimatsu vom Nationalen Astronomischen Observatorium Japans. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, diese fernen Eisbrocken dennoch aufzuspüren – durch die stellare Okkultation. Dabei nutzen die Astronomen die Tatsache, dass Kuipergürtel-Objekte manchmal vor fernen Sternen vorüberwandern und diese vorübergehend verdecken.

Um diese seltenen Ereignisse zu detektieren, muss jedoch ein möglichst großer Himmelsausschnitt mit hoher zeitlicher Auflösung beobachtet werden. „Eine stellare Okkultation durch ein kilometergroßes Kuipergürtel-Objekt dauert weniger als eine Sekunde“, so die Forscher. Hinzu kommt, dass möglichst mehrere Teleskope gleichzeitig hinschauen sollten, um falsche Bedeckungen durch vorbeifliegend Vögel, Flugzeuge oder andere irdische Objekte auszuschließen. Arimatsu und sein Team haben für ihre OASES (Organized Autotelescopes for Serendipitous Event Survey) getaufte Studie zwei Amateurteleskope auf der japanischen Insel Miyako genutzt, mit denen sie rund 2000 Sterne 60 Stunden lang beobachteten.

Erster Brocken mit nur 1,3 Kilometer Radius

Bei der Auswertung der Beobachtungsdaten wurden die Astronomen fündig: Sie identifizierten eine Okkultation, die von einem rund 2,6 Kilometer großen Kuipergürtel-Objekt stammen könnte. Noch ist zwar nicht völlig auszuschließen, dass diese Sternenbedeckung von etwas anderem stammt, beispielsweise einem Vordergrundobjekt. Die Forscher halten dies aber eher für unwahrscheinlich. „Die aktuellen Ergebnisse sprechen dafür, dass es sich bei diesem Ereigniskandidat um eine echte Entdeckung handelt“, so Arimatsu und seine Kollegen. „Damit berichten wir hier die erste Detektion eines mittels Okkultation nachgewiesenen Kuipergürtel-Objekts mit dem Radius von 1,3 Kilometern.“

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Nach Ansicht der Astronomen könnte die Entdeckung dieses eher kleinen, fernen Objekts nach so relativ kurzer Beobachtungszeit dafür sprechen, dass es im Kuipergürtel mehr solcher kleinen Brocken gibt als bisher angenommen. „Sollte sich diese Entdeckung bestätigen, deutet sie darauf hin, dass die Planetesimale im frühen äußeren Sonnensystem vor ihrer exponentiellen Wachstumsphase zunächst zu kilometergroßen Brocken heranwuchsen“, sagen Arimatsu und seine Kollegen. „Diese blieben bis heute als große Population im Kuipergürtel erhalten.“

Quelle: Ko Arimatsu (National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo) et al., Nature Astronomy, doi: 10.1038/s41550-018-0685-8

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