In den letzten 15 Jahren haben Astronomen viele kleine Körper entdeckt, die nicht kleiner als Pluto sind. Aber jetzt haben sie keine Chance, offiziell Planeten zu werden.
Die Planeten von Merkur bis Saturn sind mit bloßem Auge sichtbar und seit der Antike bekannt. Der dem Saturn folgende Planet wurde Ende des 17. Jahrhunderts von Himmelsforschern mit primitiven Teleskopen beobachtet, aber sie wurden mit einem Stern verwechselt. Am 13. März 1781 wurde es vom großen englischen Astronomen William Herschel wiederentdeckt. Der neue Himmelskörper erhielt auf Vorschlag des einflussreichen Herausgebers des Berliner Astronomischen Jahrbuchs, Johann Bode, den Namen Uranus.
Im Jahr 1766 bemerkte der deutsche Astronom Johann Titius von Wittenberg, dass die Bahnradien aller damals bekannten Planeten, mit Ausnahme des Merkur, durch eine einfache geometrische Progression näherungsweise beschrieben werden können. Daraus folgte das in einem Abstand von 2,8 AE. von der Sonne, zwischen Mars und Jupiter, muss es einen anderen Planeten geben, der eindeutig fehlte. 1772 schlug Bode vor, dass dieser Himmelskörper existiert, aber noch niemand hat ihn beobachtet. Der bald entdeckte Radius des Uranus entsprach der Titius-Formel, sodass Bodes Hypothese noch überzeugender aussah. 1789 überredete der österreichische Astronomieprofessor Baron Franz Xaver von Zach zwei Dutzend Kollegen, mit der systematischen Erfassung des außer Kontrolle geratenen Planeten zu beginnen. Obwohl die Mitglieder des ersten Forschungskonsortiums in der Geschichte der Astronomie unermüdlich arbeiteten, ging der Sieg an einen Außenseiter. Am 1. Januar 1801 bemerkte der Direktor des Observatoriums von Palermo, Giuseppe Piazzi, zufällig einen leuchtenden Punkt, der sich schnell vor dem Hintergrund von Fixsternen bewegte. So wurde Ceres entdeckt, der größte Kleinplanet mit einem Äquatorialradius von etwa 500 km, der sich als genau in der berechneten Entfernung von der Sonne herausstellte. In den nächsten sechs Jahren entdeckten Astronomen ihre drei himmlischen Schwestern, die auch die Namen antiker Göttinnen erhielten - Pallas, Juno und Vesta. Viele Astronomen zählten sie zu den Planeten, aber Herschel erlag dieser Illusion nicht und kam auf den Namen „Asteroiden“für die neu entdeckten Körper, also „wie Sterne“(in den damaligen Teleskopen, sie, wie Sterne)., waren als Punkte sichtbar, nicht als Scheiben). Der Begriff setzte sich in den 1840er Jahren durch, als nach langer Pause eine Vielzahl neuer Miniplaneten entdeckt wurden.
Auf der Spitze eines Stiftes
Dann fand die erste Erweiterung der Grenzen des Sonnensystems statt. Ende des 18. Jahrhunderts bemerkten Astronomen, dass Uranus von der Newtonschen Umlaufbahn abwich. Im Herbst 1845 bewies der englische Mathematiker John Adams, dass diese Aberrationen durch das Vorhandensein eines transuranischen Planeten erklärt werden können, und fand heraus, wo man danach suchen sollte, aber seine Arbeit wurde erst fünf Jahre später veröffentlicht. Im Sommer 1846 erzielte der Franzose Urbain Le Verrier unabhängig ähnliche Ergebnisse und teilte sie sofort dem Berliner Astronomen Johann Gottfried Galle mit. Am 23. September beobachtete er zum ersten Mal einen neuen Planeten, der nach einem weiteren internationalen Streit Neptun genannt wurde.
Diese Geschichte hat sich teilweise in unserer Zeit wiederholt. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts bezweifelten Astronomen, dass alle Aberrationen in der Umlaufbahn des Uranus auf die Anziehungskraft von Neptun zurückzuführen seien. Die Amerikaner William Pickering und Percival Lowell berechneten die Koordinaten eines hypothetischen Transneptuns; Lowell nannte es Planet X. 1911 berechnete der Hindu Venkatesh Ketakar einige Parameter seiner Umlaufbahn, und wie sich später herausstellte, ziemlich genau. Nach Lowells Tod kam die Suche nach Planet X zum Stillstand. 1929 wurden sie mit Hilfe eines 31-cm-Teleskops mit einer eigens dafür angefertigten Kamera wieder aufgenommen. Nach mühsamer Sichtung tausender Bilder entdeckte Clyde Tombaugh am 18. Februar 1930 zum ersten Mal den lang ersehnten Planeten. Dutzende Namen wurden dafür vorgeschlagen, aber am Ende hieß der neue Planet Pluto.
Vor zwanzig Jahren wäre dem nichts hinzuzufügen. Im Jahr 1993 bewies der amerikanische Astronom Miles Standish jedoch mathematisch, dass der winzige Pluto wenig bis gar keinen Einfluss auf Neptuns Bewegung hat! Ketakar und Tombo half nicht nur Wissen und Fleiß, sondern auch ganz normales Glück.
Transneptunischer Ring
Die Entdeckung von Pluto löste eine kühne Hypothese aus, die vom Gründer der Astronomie der UCLA, Frederick Leonard, und dem ersten Präsidenten der Meteorite Research Society, aufgestellt wurde. 1930 sagte er voraus, Pluto sei nur das erste Mitglied einer Familie von transneptunischen Objekten, „die noch auf ihre Entdeckung warten“.
Etwas später dämmerte diese Idee dem Iren Kenneth Edgeworth, Oberstleutnant der Ingenieurtruppen der britischen Armee, der sich nach seiner Pensionierung ernsthaft mit theoretischer Astronomie beschäftigte. 1943 veröffentlichte er im Journal of the British Astronomical Association einen Artikel mit dem Titel „The Evolution of Our Planetary System“, in dem er argumentierte, dass es viele Körper hinter Neptun geben könnte, die sich zu Beginn des Sonnensystems bildeten. In Kriegszeiten wurde es ignoriert, aber sechs Jahre später präsentierte Edgeworth die gleichen Berechnungen auf den Seiten der angesehenen Monthly Papers der Royal Astronomical Society. Zwei Jahre später veröffentlichte der berühmte Astronom Gerard Kuiper ein Kapitel mit ähnlichen Schlussfolgerungen in einer Sammelarbeit über das Sonnensystem. Sowohl Edgeworth als auch Kuiper schrieben über einen flachen Ring aus kleinen (nach Kuiper kilometergroßen) Körpern, die sich hinter Neptun drehen und als Hauptquelle für Kometen dienen (darin verfehlten sie, Oort hatte recht, der erkannte, dass Kometen hauptsächlich von a stammen kugelförmige Wolke, weit entfernt von der Umlaufbahn des Neptun). Kuiper glaubte auch, dass nur sehr wenig des alten transneptunischen Rings überlebt hatte, da Plutos Gravitationsstörungen die meisten seiner Objekte in Richtung der Oortschen Wolke geschleudert hatten. Der Grund für diesen Fehler ist nun klar – Kuiper schrieb Pluto zu viel Masse zu. Allerdings steckte in den Ideen von Edgeworth und Kuiper eine rationale Körnung, die erkannt wurde, als beide nicht mehr lebten. Die Hypothese eines transneptunischen Kometenrings geriet unmittelbar nach seinem Erscheinen fast in Vergessenheit.
Kuipergürtel
Die Situation änderte sich vor drei Jahrzehnten, wieder wegen Kometen. Lange Zeit glaubten Astronomen, dass jeder kurzperiodische Komet einst durch die Schwerkraft der Riesenplaneten aus der Oortschen Wolke gezogen und in ihren Bahnen gefangen wurde. In den 1970er Jahren wurde jedoch entdeckt, dass selbst Jupiter nur ein Zehntelprozent der Anzahl externer Kometen aufnimmt und der Rest wieder in Richtung der Wolke geschleudert wird. Das bedeutete, dass kurzperiodische Kometen mit einer viel geringeren Frequenz erscheinen sollten, als sie es tatsächlich tun!
Der in Deutschland tätige paraguayische Astronom Julio Fernandez versuchte als erster, diesen Widerspruch zu erklären. Nachdem er die Arbeit von Kuiper und Whipple überprüft hatte, beschloss er zu prüfen, ob ihr hypothetischer Ring eine Quelle kurzperiodischer Kometen ist. Ein Computermodell zeigte, dass die innere Zone des Rings innerhalb eines Jahrhunderts in der Lage ist, bis zu zweihundert Körper der erforderlichen Größe in die Nähe von Neptun zu bringen, von denen sich etwa ein Dutzend in Kometen verwandeln. Diese 1980 veröffentlichte Schätzung sah niedrig aus, war aber zunächst sehr akzeptabel.
Der eigentliche Durchbruch kam acht Jahre später. Die kanadischen Astrophysiker Martin Duncan, Thomas Quinn und Scott Tremaine haben berechnet, dass ein transneptunischer Ring eine konsistente Anzahl von Kometen produzieren kann, die mit astronomischen Beobachtungen übereinstimmen, wenn seine Gesamtmasse nur Zehntel der Erdmasse beträgt und mit einem solchen Verbrauch von Material, könnte der Ring durchaus aus der frühen Jugend des Sonnensystems überlebt haben.
Jenseits von Pluto
Duncan und Co-Autoren kamen zu dem Schluss, dass der Ring mehr als tausend Körper enthält, die in leistungsstarken Teleskopen als Koryphäen der 22. Größenordnung erkennbar sind. Astronomen-Beobachter hatten nun etwas zu tun. Der erste Erfolg ging an David Jewitt und Jane Lu vom Astronomical Institute der University of Hawaii. Am 30. August 1992 arbeiteten sie mit einem 224-cm-Teleskop, das auf der flachen Spitze eines 4205 Meter hohen erloschenen Vulkans auf Big Island des hawaiianischen Archipels montiert war, und nutzten Computeranalysen von Bildern, um ein schwaches Objekt zu enthüllen, das sich langsam über den Himmel bewegte. Nachfolgende Beobachtungen zeigten, dass es 40 AE von der Sonne entfernt war. und hat einen Durchmesser von etwa 250 km. Jewitt und Lou schickten diese Informationen an das Minor Planet Center der Internationalen Astronomischen Union. Am 14. September gab der Direktor des Zentrums, Brian Marsden, offiziell die Entdeckung eines neuen Asteroiden mit dem prosaischen Namen 1992 QB1 bekannt (seit 1925 werden Kleinplaneten mit einem alphanumerischen Code registriert, der Informationen über den Zeitpunkt der ersten Beobachtung enthält). Es war der erste Bewohner des Kuipergürtels.
Jane Lu, die sich aus der Astronomie zurückgezogen hat und jetzt am MIT an Lasern arbeitet, sagte PM, dass sie und Jewitt lange vor der Veröffentlichung des Artikels der Duncan-Gruppe mit der Suche nach transneptunischen Objekten begannen und dies nach der Veröffentlichung erkannten sind auf dem richtigen Weg. Die Entdeckung von QB1 im Jahr 1992 wurde von Astronomen als Bestätigung der Hauptergebnisse der Gruppe gefeiert, und andere Wissenschaftler übernahmen den Staffelstab. Bis zum Sommer 1996 hatte das Minor Planet Center mehr als 30 Kuiper-Objekte (KOs) mit einem Durchmesser von 100 bis 400 km registriert.
In 15 Jahren hat man eine Menge über den Kuipergürtel gelernt. Seine innere Grenze ist 30 AE von der Sonne entfernt und seine äußere Grenze 50 AE. ROs rotieren in verschiedenen Ebenen, aber ihre Winkel zur Ekliptikebene überschreiten höchstwahrscheinlich nicht 200. Die Gesamtmasse der Gürtelmaterie ist Gegenstand der Diskussion, aber sie beträgt mit ziemlicher Sicherheit nicht weniger als ein Drittel der Erdmasse (nach anderen Schätzungen zufolge können es 30 Erdmassen sein).
Bewohner der Plutonia
Klassische SO umkreisen die Sonne auf fast kreisförmigen Bahnen und liegen im Bereich von 42−45 a.u. Andere SOs bewegen sich auf langgestreckteren Bahnen und kommen der Sonne manchmal näher als Neptun. Darin ähneln sie Pluto, weshalb sie den Namen "plutino" (Plutone) erh alten haben. Die Gesamtzahl der Plutinos und klassischen SOs mit einem Durchmesser von mehr als 100 km wird mittlerweile auf 70.000 geschätzt, es sollen noch viel mehr kilometergroße Körper sein – etwa 100 Millionen. Hinzu kommen bis zu 30.000 transneptunische Körper, die sich nähern die Sonne im Perihel um etwa 40 AE.e., aber im Aphel entfernen sie sich um Zehner und Hunderter von a.u. Sie werden Streuscheibenobjekte genannt und gelten nicht einmal immer als Bewohner des Kuipergürtels. Ende dieses Jahres wird das neueste Teleskop PS1 der University of Hawaii am Halekala-Observatorium auf der Insel Maui in Betrieb gehen. Es wird am ganzen Himmel nach sich bewegenden Objekten suchen. Sein Spiegel ist nicht so groß, nur 180 cm, aber er ist mit der weltweit leistungsstärksten digitalen Astrokamera von 1400 Megapixeln ausgestattet. In jeder sternenklaren Nacht schickt er bis zu 2000 GB an Informationen an das Rechenzentrum. H alt durch, Gürtel!
Zwergplaneten
Die ersten Orbitalorbitale waren klein, aber in unserem Jahrzehnt haben Astronomen viel größere Körper im Gürtel entdeckt, wie die klassischen Orbitalorbitale 2003 EL61 (Äquatorialdurchmesser 1960 km) und 2005 FY9 (etwa 1800 km). Das größte bekannte Objekt in der verstreuten Scheibe ist heute der Planetoid 2003 UB313, bekannt als Eris. Sein Durchmesser wird auf 2400 km geschätzt, was den Durchmesser von Pluto übersteigt. Vor drei Jahren wurde ein sehr ungewöhnliches Mitglied der transneptunischen Bevölkerung entdeckt, der 1800 Kilometer lange Planetoid 2003 VB12, der zu Ehren der Inuit-Meeresgöttin Sedna genannt wurde. Das Perihel von Sedna beträgt 75 AE, gilt also auch nicht für verstreute Scheibenobjekte. Am Aphel entfernt sich dieser Planetoid von unserem Stern bei 900 AE, also 10 % der Entfernung zur inneren Grenze der Oortschen Wolke. Es ist möglich, dass Sedna einst näher an der Sonne war, aber sie wurde von der Anziehungskraft eines wandernden Sterns mitgerissen. Sind diese Objekte Planeten oder Planetoiden? Pluto erhielt seinen Status nicht zuletzt durch die "Propaganda" der Leiter des Lowell-Observatoriums, die wirklich die Entdecker des Planeten werden wollten, und nicht irgendeine Kleinigkeit. Am 24. August 2006 entzog die Generalversammlung der IAU Pluto jedoch den Titel eines Planeten und den übrigen großen Objekten des Kuipergürtels ihre Hoffnungen, jemals Planeten zu werden. Die jüngsten Entdeckungen großer Körper im Kuipergürtel und darüber hinaus sind allen bekannt, aber die Astronomie lebt nicht nur von Sensationen. Hier ist, was Professor David Jewitt von der University of Hawaii gegenüber PM sagte: „In den letzten Jahren wurden viele doppelte Objekte im Gürtel identifiziert, und jetzt ist offensichtlich geworden, dass es viele davon gibt. Sie könnten sich nur bei einer viel höheren Materiedichte als der heutigen gebildet haben. Das bedeutet, dass der Gürtel in den ersten hundert Millionen Jahren der Existenz des Sonnensystems hundert- oder vielleicht tausendmal dicker besiedelt war. Darüber hinaus wurden interessante Ergebnisse aus der Spektralanalyse von Licht erh alten, das von der Oberfläche des SO reflektiert wird. Einige KOs enth alten reichlich gewöhnliches Eis, andere sind mit gefrorenem Methan bedeckt. Die Entdeckung der ersten CRs zeigte nicht nur, dass das Sonnensystem viel größer ist als bisher angenommen, sondern überzeugte die Astronomen auch davon, dass seine Peripherie noch sehr schlecht erforscht ist. Damit haben wir noch lange genug Arbeit.“
