Chariklo

Der Kentaure Chariklo hat Ringe! Dies fand 2014 ein internationales Team aus Astronomen heraus, das eigentlich nur die genaue Größe des Kleinplaneten definieren wollte. Damit ist Chariklo der erste Asteroid im Sonnensystem, der in dieser Hinsicht mit den Gasriesen Saturn, Jupiter, Uranus und Neptun konkurriert. Das Foto zeigt eine künstlerische Darstellung mit Nahblick auf einen der beiden Ringe, die durch eine Lücke von rund neun Kilometern voneinander getrennt sind. Foto: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger (skysurvey.org)

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Übersicht Astronomie

Die Kentauren

Kentaure Chiron

30-04-2015

Großer Auftritt eines kleinen Himmelskörpers

Der Kentaure Chariklo ist der erste Kleinplanet mit einem Ringsystem - aber nicht der einzige

Von Christel Heybrock

Geahnt hat man es vielleicht schon, denn Infrarot-Beobachtungen hatten bereits vor Jahren auf die Existenz von Wassereis hingedeutet. Aber dennoch war 2014 die Überraschung groß, dass der kleine Asteroid auch noch zwei Ringe hat. Chariklo, entdeckt am 15. Februar 1997 von dem amerikanischen Asteroiden- und Kometenjäger James V. Scotti, gehört zur Außenseiterkategorie der Kentauren und ist gerade mal rund 250 km groß (rund ist er allerdings nicht ganz, sondern geschätzte 248 x 259 km lang). Damit ist Chariklo, benannt nach einer Nymphe aus der griechischen Mythologie, der bisher größte bekannte Kentaure und womöglich Anwärter auf den Ehrentitel eines Zwergplaneten (nur sein Kollege 1995 SN55, den die Astronomen nach der Entdeckung wieder aus den Augen verloren, könnte noch etwas größer sein). Aber dass Chariklo nun wie ein großer Gasplanet zwei Ringe hat, verändert nachhaltig die Auffassung der Wissenschaftler von den Kentauren, jenem Asteroiden-Völkchen, das im äußeren Sonnensystem zwischen Uranus und Neptun auf instabilen Umlaufbahnen sein Unwesen treibt. Wie kriegt so ein kleiner Körper es hin, mit seiner geringen Gravitation dauerhaft Materiebrocken an sich zu binden?

Dabei war es bisher nicht einmal möglich, Chariklos Rotationszeit genau zu bestimmen, aber immerhin ist seine 63,2 Erdjahre dauernde Umlaufbahn um die Sonne etwas stabiler als die der Kentauren Nessus, Chiron und Pholus, denn er bewegt sich in einer 4:3 Resonanz mit Uranus. Allerdings ist seine Bahn um stolze 23,375 Grad aus der Ekliptikebene geneigt und bei einem Perihel von 13,08 AE und einem Aphel von 18,66 AE auch ziemlich exzentrisch (Perihel = sonnennächster Punkt, Aphel = sonnenfernster Punkt, AE = Astronomische Einheiten, 1 AE = 150 Millionen km = mittlere Entfernung Erde-Sonne). Seit Jahren rätselten die Astronomen, warum Chariklos Oberfläche sich in regelmäßigen Abständen zu ändern schien: Mal gab es Hinweise auf Wassereis, die dann wieder verschwanden, plötzlich waren sie wieder da und dann erneut verschwunden, immer in Zusammenhang mit Veränderungen von Chariklos Helligkeit, die ja ohnehin in Anbetracht seiner geringen Größe und enormen Entfernung nicht sehr hoch ist. So schien der kleine Kerl bis 2008 immer dunkler zu werden, ab dann wieder heller, und das Wassereis schien bis 2008 allmählich zu verschwinden, um seither wieder aufzutauchen. Des Rätsels Lösung: die Ringe, die außer aus Gesteinsbrocken wohl auch aus Eis bestehen. Von der Erde aus haben wir 2008 direkt darauf gesehen, während davor und danach der Blickwinkel sich veränderte.

Es ist schon ziemlich tricky, wie die Astronomen so etwas herausfinden, und erfordert vor allem Höchstleistungen von den Teleskopen. In diesem Fall bot sich die Situation einer Sternbedeckung an: Berechnungen hatten ergeben, dass Chariklo, gesehen aus Südafrika,  am 3. Juni 2013 kurzzeitig über den Stern UCA4 248-108672 im Sternbild Scorpius hinweg ziehen würde. Solche Bedeckungen werden von Astronomen immer wieder genutzt, um die Frage zu klären, ob einer der beteiligten Himmelskörper eine Atmosphäre hat. Die würde nämlich das Lichtsignal sekundenkurz verschleiern. Bei der Bedeckung von UCA4 248-108672 legten sich sozusagen 13 Beobachtungsstationen auf der Südhalbkugel auf die Lauer und hatten Erfolg! Weltweit waren unter Leitung von Felipe Braga Ribas (Observatorio Nacional in Rio de Janeiro) 65 Forscher von 34 Instituten aus 12 Ländern an dem Ereignis beteiligt, aber das 1,54 Meter kleine Dänische Nationalteleskop, Teil des La Silla Observatoriums in Chile, lieferte dank seiner fixen Lucky-Imager-Kamera die entscheidend präzisen Daten, die sich kaum anders interpretieren ließen als durch die Existenz eines Ringsystems.

Um es genauer zu erklären: Sobald der Scorpius-Stern und Chariklo beim Herannahen ein gemeinsames Lichtpünktchen bildeten, stieg natürlich die gemessene Helligkeit, und Astronomen hatten erwartet, dass sich während der 19,2 Sekunden totaler Bedeckungszeit die Helligkeit dann um einen Faktor 32,5 verringern würde. Es stellte sich aber heraus, dass die Lichtkurve schon um jeweils sieben Sekunden vor der Bedeckung nach unten und sieben Sekunden nach der Bedeckung entsprechend verzögert nach oben ging, es musste also etwas existieren, das die Lichtemission vor und nach dem Kernereignis blockierte. Die akkurate Symmetrie dieser Sekundärereignisse und die Beobachtungen von vielen verschiedenen Stationen auf der Erde ließen eine genaue Rekonstruktion der Vorgänge im All zu, sogar Form und Größe, Dicke und Position der Sekundärverdunkler konnten den Messungen entnommen werden. Die frohlockenden Astronomen verpassten den beiden nach reiflicher Überlegung identifizierten Materiestreifen sogar Namen, die freilich von der Internationalen Astronomie Union noch nicht abgesegnet wurden. Den inneren, dichteren Ring, der eine Breite von rund 7 km hat,  nannten sie Oiapoque, den neun Kilometer von ihm entfernten äußeren Ring Chuí (rund 3 km breit).  Oiapoque und Chuí sind auf der Erde die beiden Flüsse, die die nördliche und südliche Küstengrenze Brasiliens definieren - am Himmel sausen sie in einer Entfernung von rund 396, bzw. 405 km um Chariklo herum, und offiziell haben sie die Bezeichnung 2013C1R und 2013C2R.

Wie es zu ihrer Entstehung kam, ist noch nicht geklärt. Knallte irgendwann ein umherirrender Felsbrocken auf Chariklo und hat sprengte ihm Materie heraus? Wenn ja - wie lange hält Chariklo seine beiden Ringe schon fest, wieso haben sie sich nicht aufgelöst, sind teilweise davongeflogen oder auf seine Oberfläche zurückgefallen? Mehr als eine Lebensdauer von wenigen Millionen Jahren dürften sie kaum haben. Es sei denn, und das vermuten viele Astronomen, dass die Ringe von kleinen Schäfermonden so sauber beieinander gehalten werden. Dann hätte Chariklo auch noch Monde...

Inzwischen zeigt sich, dass Chariklo nicht mehr der einzige Asteroid mit Ringen ist. Ende Januar 2015 wurde ein Ringsystem auch bei seinem Kentauren-Kollegen Chiron entdeckt. Was ist los da draußen? Gibt es zwischen Uranus und Neptun noch mehr kleine Himmelskörper mit Ringen? Hat jemand geglaubt, dass wir unser eigenes Sonnensystem wirklich kennen?

Beobachtungsstationen, die die Bedeckung dokumentieren konnten:

- das Danish National Telescope und das TRAPPIST auf dem La Silla Observatorium in Chile

- die PROMPT Teleskope  im Cerro Tololo Inter-American Observatory

- das Brazilian Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR) auf dem Cerro Pachón

- das 0,45-Meter ASH Teleskop auf dem Cerro Burek und die Teleskope des State University of Ponta Grossa Observatory

- das Polo Astronomical Pole Casimiro Montenegro Filho in Foz do Iguacu

- das Universidad Católica Observatory der Pontifical Catholic University of Chile in Santa Martina

- verschiedene Teleskope der Estación Astrofisica de Bosque Alegre, die von der National-Universität in Córdoba betrieben werden.

Infos:

- Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Rings_of_Chariklo mit ausführlicher Liste der wissenschaftlichen Paper

- Sterne und Weltraum 6/2014, S. 18-20 ("Kleinplanet Chariklo hat Ringe" von Tilmann Althaus)

http://www.besucherzaehler-homepage.de