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Astronomie+Physik

Zwölf neue Monde von Jupiter entdeckt

Die südliche Hemisphäre des Jupiter, aufgenommen von der NASA-Sonde Juno. (Foto: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Kevin M. Gill)

Astronomen haben zwölf kleine Trabanten des Riesenplaneten aufgespürt. Damit sind nun 79 Monde bei Jupiter bekannt – er besitzt bei weitem die meisten im Sonnensystem. Die Neuen sind allerdings Winzlinge mit nur etwa ein bis drei Kilometer Durchmesser.

Eigentlich suchten Scott S. Sheppard von der US-amerikanischen Carnegie Institution of Science in Washington und seine Kollegen nach einem mutmaßlichen neunten Planeten und weiteren Objekten im äußeren Sonnensystem. 2014 entdeckten sie den fernsten bekannten Himmelskörper, der um die Sonne kreist – sowie Indizien für Bahnstörungen von ihm und anderen kosmischen Außenseitern, die durch den Schwerkraft-Einfluss eines unbekannten Planeten erklärt werden könnten. Seither fahnden sie und andere Astronomen nach diesem hypothetischen Störenfried.

Im Frühjahr 2017 beobachtete Sheppards Team mit dem 4-Meter-Blanco-Teleskop am Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile eine Himmelsregion, in der sich zufällig auch Jupiter befand. Sie fanden den ominösen Planet Neun nicht, fotografierten dafür aber ein Dutzend lichtschwache Objekte bei Jupiter. Zusätzliche aufwändige Beobachtungen in den nächsten Monaten bestätigten die Entdeckungen. Dabei kamen mehrere weitere Großteleskope zum Einsatz, darunter das 6,5-Meter-Magellan-Teleskop am Las Campanas Observatory in Chile, das 4-Meter-Discovery Channel Telescope am Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona, und auf dem Mauna Kea, Hawaii, das 8-Meter-Subaru-Teleskop sowie das 2,2-Meter-Teleskop der Universität Hawaii.

Alle diese Beobachtungen ermöglichten es Gareth Williams vom Minor Planet Center der Internationalen Astronomischen Union, die Bahnen der unscheinbaren Monde zu berechnen. „Es waren viele Daten nötig, um zu bestätigen, dass die Objekte wirklich Jupiter umkreisen“, sagt Williams. „Das Ganze dauerte ein Jahr.“

Video: Roberto Molar-Candanosa, courtesy of Carnegie Institution for Science

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Neun Gleichsinnige, zwei dagegen

Neun der neuen Monde sind Teil eines Schwarms, der den Gasriesen weit entfernt etwa einmal alle zwei Jahre umläuft – und zwar gegensinnig (retrograd) zu seiner Rotationsrichtung. Die Astronomen unterscheiden mindestens drei orbitale Untergruppen und vermuten, dass es sich um die Relikte von drei oder mehr größeren Monden handelt, die einst bei den Kollisionen mit Planetoiden, Kometen oder anderen Monden zerbrochen sind.

Zwei der neu aufgespürten Monde gehören zu einer Gruppe, die Jupiter in geringerer Distanz gleichsinnig (prograd) umrundet – innerhalb von weniger als einem Jahr. Sie haben alle ähnliche Bahnradien und -neigungen. Daher sind sie wahrscheinlich ebenfalls die Trümmer eines geborstenen größeren Mondes.

Valetudo als kosmischer Geisterfahrer

Außerdem gibt es einen Mond, der aus der Reihe tanzt. Er läuft auf einem prograden Orbit zwischen den beiden Mond-Gruppen. Die Astronomen haben ihn vorläufig Valetudo genannt – nach Jupiters Ururenkelin in der römischen Mythologie, der Göttin der Gesundheit und Hygiene (griechisches Pendant ist die Göttin Hygieia).

Sonderling im Sonnensystem: Der kleinste bekannte Jupiter-Mond, Valetudo, aufgenommen im Mai 2018 vom Magellan-Teleskop in Chile. Der Mond bewegt sich relativ zum Sternenhintergrund. Jupiter ist nicht auf dem Foto, sondern außerhalb oben links. (Foto: Carnegie Institution of Science)

„Das ist ein echter Sonderling, der eine Bahn besitzt wie kein anderer bekannter Begleiter Jupiters“, sagt Sheppard. „Er ist wohl Jupiters kleinster bekannter Mond und hat weniger als einen Kilometer Durchmesser.“ Seine Umlaufbahn ist so stark geneigt und elliptisch, dass er irgendwann mit einem der äußeren Monde kollidieren muss. „Das ist eine instabile Situation“, meint Sheppard. „Ein frontaler Zusammenstoß würde die Kollisionspartner zu Staub zertrümmern.“ Er vermutet, dass Valetudo das letzte Relikt einer früheren derartigen Karambolage ist.

Wahrscheinlich stammen alle Kleinmonde von zerbrochenen größeren Monden ab. Das kann Astronomen einiges über die Entwicklung des Sonnensystems verraten. So spricht die Existenz zahlreicher kleiner Monde in diversen Untergruppen auf pro- und retrograden Bahnen um Jupiter dafür, dass die Kollisionen sich erst lange nach der Planetenentstehung ereignet haben. Auch muss die Umgebung des Riesenplaneten bereits weitgehend frei von Staub und Gas gewesen sein. Denn sonst hätten die „Reibungsverluste“ die Bahnenergie der Monde so stark verringert, dass die Körper sich Jupiter spiralförmig angenähert hätten und längst auf ihn gestürzt wären.

Jupiters Gefolge: 79 Monde sind bislang bekannt. Manche bewegen sich mit seiner Rotationsrichtung (prograd), andere entegegengesetzt (retrograd). Die zwölf neu entdeckten Trabanten sind in der Grafik mit fetten Bahnen eingezeichnet, der Sonderling Valetudo in grün; er ist eine Art kosmischer Geisterfahrer. (Grafik: Roberto Molar-Candanosa, Carnegie Institution of Science)

Wann ist ein Mond ein Mond?

Die Entdeckung immer kleinerer Monde wirft die Frage auf, wie man eigentlich „Mond“ am besten definiert.

  • Ist damit lediglich ein Körper gemeint, der einen anderen, größeren umkreist, dann wäre jedes Staubkörnchen in einem Orbit ein Mond. Und somit auch jeder einzelne Eis- oder Steinbrocken in einem Planetenring. Wählt man weitere Definitionskriterien, bleibt das Problem, das sich Eigenschaften verändern.
  • So mag man stabile Bahnen fordern – doch die gravitative Wechselwirkung mit anderen Körpern können die Orbits instabil werden lassen.
  • Oder man postuliert, dass ein Mond seine Umgebung „freigeräumt“ haben muss. (Ähnlich wie ein Planet, deshalb sind Kuipergürtel-Objekte keine Planeten, und deswegen hat Pluto 2006 seinen Planeten-Status verloren.) Aber es gibt beispielsweise auch Kleinmonde innerhalb der Saturn-Ringe – und manche tauschen sogar immer wieder ihre Bahnen.
  • Schließlich könnte man eine Mindestgröße fordern, etwa einen Kilometer oder zehn. Aber das ist vollkommen willkürlich.

Definitionen sind pragmatische Konventionen, mithin also Menschenwerk. Oft erübrigen sich Streitigkeiten, falls jeder weiß, was gemeint ist. Die Natur kennt hier sowieso keine strikten, scharfen Grenzen … und den Himmelskörpern ist es ohnehin egal, was Astronomen von ihnen denken.

Quelle: Carnegie Institution of Science

Rüdiger Vaas ist Redakteur für Astronomie und Physik bei bild der wissenschaft.

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