Chiron

Was für ein leckerer Rückenakt! Der italienische Maler Giovanni Battista Cipriani (1727-1785) nahm die mythologische Szene, in der Kentaure Chiron dem jungen Noch-nicht-Helden Achill das Bogenschießen beibringt, zum Vorwand eines rosigen Männerakts. Achill, wie frisch gebadet (was im 18. Jahrhundert ja nicht selbstverständlich war), kontrastiert eindrucksvoll mit dem urigen Kentauren (das 1776 entstandene Gemälde ist im Besitz des Philadelphia Museum of Art). Am Himmel könnte der Kleinplanet Chiron eine ähnlich grundlegende Rolle spielen wie das Erlernen lebenswichtiger Fertigkeiten in der Antike: Chiron wurde 1977 als erstes Mitglied der Kentauren-Familie entdeckt, mit der Asteroiden klassifiziert werden, die sich zugleich wie Kometen verhalten. Und nun könnte es auch noch sein, dass Chiron Ringe hat, ähnlich wie sein zuvor als Ringträger entdeckter Kollege Chariklo. Und das würde das Verständnis unseres Sonnensystems noch einmal verändern - wie einst Achill müssen wir immer noch eine Menge lernen. Foto: Wikimedia Commons

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Am Himmel sind die Kentauren los

Chariklo

20-04-2015

Und noch ein Kleinplanet mit Ringen

Kentaure Chiron ist schon der zweite Kandidat - wie viele sind es wirklich da oben?

Von Christel Heybrock

Eigentlich fing alles ganz harmlos an. Am 18. Oktober 1977 entdeckte der amerikanische Astronom Charles Kowal (1940-2011) auf Fotos, die er zwei Wochen zuvor am Mount Palomar Observatorium gemacht hatte, ein Lichtpünktchen, das vorher noch nicht da gewesen war. Kowal, spezialisiert auf Monde und Kleinplaneten und Entdecker zahlreicher Himmelskörper, registrierte das als Asteroid identifizierte Pünktchen unter der Katalogbezeichnung 1977 UB. Der kleine Kerl war der damals entfernteste bekannte Kleinplanet, was kein Wunder war, denn Kowal hatte ihn auf dem Aphelion, dem sonnenfernsten Punkt seiner Umlaufbahn gefunden, und die Presse jubelte: "Zehnter Planet des Sonnensystems entdeckt!" oder so ähnlich. Damit war es freilich nichts, bis heute (Stand 2015) besteht das Sonnensystem aus nur acht Planeten, wobei Pluto als neunter Planet von der Internationalen Astronomie Union entthront und zum Zwergplaneten erklärt wurde, obwohl seine Fans ihn immer noch in Ehren halten. (Immerhin sind Zwergplaneten größer als Kleinplaneten, obwohl man das Gegenteil vermuten könnte.)

Chiron eiert auf seinem Lauf um die Sonne ziemlich herum. Mal schneidet er die Saturn-Umlaufbahn, mal die von Uranus, so dass er sich im wechselnden Einflussbereich beider Gasriesen aufhält und noch so manchen gravitativen Kick bekommen kann. Wissenschaftler rechnen damit, dass Chirons Umlaufbahn sich innerhalb der nächsten 10.00 Jahre noch wesentlich ändern wird. Foto: Wikimedia Commons

Chiron jedoch ließ sich bei Nachforschungen im Archiv eindrucksvoll zurückverfolgen bis 1895, so dass man seine ungewöhnliche Umlaufbahn rekonstruieren konnte. Demzufolge hatte er sich 1945 im Perihelion befunden (dem sonnennnächsten Umlaufpunkt) und bewegt sich mit hoher Exzentrizität, also abweichend von einer Kreisbahn: Sein Perihel liegt innerhalb des Saturn-Orbits bei rund 8,5 AE (= Astronomischen Einheiten, 1 AE = mittlere Entfernung Erde-Sonne = 150.000 Millionen km), das Aphelion schneidet sogar die Umlaufbahn von Uranus und liegt bei 18,9 AE. Der Astronom David C. Jewitt geht davon aus, dass Chirons Orbit (wie auch die Umlaufbahnen seiner Kentaurenkollegen) nicht stabil ist und dass er auf eine andere Bahn gekickt wird, wenn er einem der großen Planeten zu nahe kommt. Jewitt schließt sogar die Möglichkeit nicht aus, dass Kentauren über Millionen Jahre hinweg aus dem Sonnensystem hinaus katapultiert werden. Wie seine Kollegen stammt aber auch Chiron aus dem Kuipergürtel, jener riesigen Ansammlung von kleineren Himmelskörpern jenseits der Neptun-Bahn, deren Erforschung erst begonnen hat.

Dass er sich als Asteroid, der 1979 den Namen und die Katalognummer (2060) Chiron erhielt, zeitweise wie ein Komet verhält, hatte die Astronomen schon im Februar 1988 verblüfft. Damals war er 12 AE von der Sonne entfernt und plötzlich um 75 Prozent heller geworden. Im April 1989 zeigte er eine ordentliche Kometen-Koma und 1993 sogar einen langen Schweif. Allerdings trat in seiner Tausende Kilometer weiten Koma, der Kometen-Atmosphäre, Wasser nicht als Hauptbestandteil auf, weil Chiron, so die Erklärung, wohl zu weit von der Sonne entfernt ist. Als Komet hat er aber nun einen dritten Namen: 95P/Chiron (P = bedeutet, dass er ein Kurzperioder ist, der innerhalb von weniger als 200 Jahren die Sonne umrundet).

Seither lässt Chiron die Wissenschaftler nicht mehr los, und sie versuchen mehr zu erfahren, wenn sich die Gelegenheit ergibt, dass er (aus Sicht von der Erde aus) vor einem Stern vorbeizieht. Aus den stets minutenknappen Phasen der Verdunkelung und des Neuauftretens des Sternenlichts lassen sich sowohl Chirons Größe als auch die Formen und chemischen Bestandteile seiner Oberfläche schätzen. Anfangs hatte man ihn für ein Kerlchen von eben mal 150 km Durchmesser gehalten, Verdunkelungsdaten von 1993 und 1994 ließen 180 km vermuten, und seit das Spitzer-Weltraum-Teleskop 2007 Chiron ins Visier nahm, wird er auf  233 km Durchmesser und damit auf etwa die gleiche Größe wie Chariklo eingestuft. Ergebnisse von Bedeckungen am 9. März 1994 (damals noch unter MIT-Spezialist James Elliot beobachtet) und 29. November 2011, bei denen der Stern nicht abrupt, sondern diffus hinter Chiron verschwand und wieder auftauchte, wurden zunächst als Hinweis auf Chirons zeitweise Kometen-Aktivität gedeutet. Mittlerweile aber stellt sich angesichts des wiederkehrenden, stabilen Musters dieses diffusen Ablaufs die Frage: Ist da etwas anderes rund um Chirons festen Körper? Drückt er mit seltsamer Regelmäßigkeit Gas-/Staub-Jets aus sich heraus, und wenn ja: warum? Oder aber: sind es womöglich Ringe wie bei Chariklo, die diesen Eindruck hervorrufen?

Vor allem die jüngste Bedeckung am 29. November 2011 hat ein von Jessica Ruprecht geleitetes achtköpfiges Astronomenteam vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) alarmiert; sie und ihre Kollegen, von denen einige bereits Mitarbeiter von Elliot waren, veröffentlichten ihre Daten am 4. Februar 2015 in der Fachzeitschrift "Icarus" und stießen damit eine intensive Diskussion an. Das Team beobachtete die Bedeckung selbst vom MIT-Gebäude 54 aus und nutzte zusätzlich Daten zweier Teleskope auf Hawaii: der NASA-Infrarot Teleskop-Anlage auf dem Mauna Kea und des Las Cumbres Observatory auf dem Haleakala-Schildvulkan der Nachbarinsel Maui. Die Hawaii-Teleskope liegen 129 km auseinander, und die Entfernung der drei Beobachtungspunkte voneinander ist wichtig, um die jeweils differierenden Daten zu einem möglichst genauen Gesamtbild zusammenzufügen. Aus den Daten ergab sich die Existenz zweier deutlich messbarer, symmetrisch auftretender Strukturen, etwa 300 km von Chiron entfernt und jeweils drei und sieben km breit, etwa 10 bis 14 km getrennt voneinander. Zwei Hüllen aus Gas und Staub rund um den Kentauren? Oder Ringe?

Ringe werden korrekterweise von Ruprecht und ihrem Team noch in Frage gestellt, weil sie noch nicht restlos zu beweisen sind, aber sie wären eine überzeugende Antwort auf Chirons Verhalten, wie auch eine andere Gruppe rund um den Kleinplaneten-Spezialisten José Luis Ortiz vom Instituto de Astrofisca de Andalucía (IAA) argumentierte. Ortiz, Mitglied des Teams, das die Ringe um Chariklo entdeckte, und seine Kollegen publizierten ihr Papier am 13. März 2015 in der Zeitschrift "Astronomy & Astrophysics" - sie hatten für ihre Überlegungen gar nicht erst auf eine Bedeckung gewartet, sondern sich die wechselnden Daten von Chirons Helligkeit sowie den Bericht von Jessica Ruprecht  noch einmal angesehen. Bei Beobachtungen von 2000 (mit dem CASLEO Teleskop in Argentinien) und 2013 (CAHA Teleskop auf dem Calar Alto in Almería/Südspanien) präsentierte sich die Lichtkurve ganz anders als 1988, als Chirons Rotationsperiode von rund 6 Stunden festgestellt worden war. Abgeleitet aus den Helligkeitsveränderungen, ist Ortiz sich der Existenz von Chirons Ringen sicher und definiert sie als deutlich messbare Struktur mit einem Radius von 324 km (mit möglicher Fehlerquote von plus/minus 10 km). Ringe wären laut Ortiz auch eine Erklärung für das temporäre Auftreten von Wasser in Chirons Spektrum: wenn die Sicht von der Erde aus direkt auf die Ring-Kante fällt, lässt Wasser sich nicht nachweisen. Die Breite, ihre Teilung und der jeweilige Abstand zu Chirons Körper scheinen fast identisch mit den Ringen von Chariklo zu sein.

Wodurch sind sie entstanden? Durch Kollisionen? Oder haben die Kleinplaneten mit ihrer eigenen Gravitation umherirrende kleine Brocken angezogen? Und: gibt es noch mehr solche Kandidaten unter den mittlerweile geschätzten 44.000 Kentauren? Weil "normale" Asteroiden im Gürtel zwischen Mars und Jupiter höchstens mal ein Möndchen, aber keine Ringe haben, konnte niemand mit so etwas rechnen, aber Ortiz vermutet noch etwas anderes: Es könnte sein, dass Ringe für einen Teil der Kentauren alltäglich sind und sich durch eine bestimmte Oberflächenfarbe andeuten. Es wäre eine Erklärung dafür, dass die Kentauren in zwei unterschiedlichen Farben auftreten - bei Vorkommen von Wassereis sind sie bläulicher, so wie Chiron und Chariklo. Andere Kentauren sind eher rötlich. Freilich ruft auch diese Zweiteilung (die sich übrigens ähnlich bei Trans-Neptun-Objekten zeigt) neue Fragen zum Entstehungsprozess hervor. (Und obendrein: haben die Trans-Neptun-Objekte etwa auch manchmal Ringe???) Und dann geht es auch noch um die Teilung der Ringsysteme bei Chiron und Chariklo - warum treten die beiden Ringe so deutlich separat voneinander auf? Sind da womöglich zusätzlich Schäfermöndchen am Werk, die jeden Ring sauber zusammenhalten?

Auf jeden Fall heißt es also: Es gibt eine Menge zu lernen, da liegt noch ein gewaltiges Feld vor uns. Bei Achill war es nur das Bogenschießen, inzwischen sind die Ansprüche gestiegen...

Infos:

Chiron bei Wikipedia (mit detaillierter Link-Liste zu den wissenschaftlichen Papers): http://en.wikipedia.org/wiki/2060_Chiron

Presseerklärung des MIT (Massachusetts Institute of Technology): http://newsoffice.mit.edu/2015/planet-chiron-saturn-like-rings-0317

Space.com-Artikel mit E-Mail-Zitaten von Ruprecht und Ortiz: http://newsoffice.mit.edu/2015/planet-chiron-saturn-like-rings-0317

Über J.L.Ortiz: http://en.wikipedia.org/wiki/Jos%C3%A9_Luis_Ortiz_Moreno

Artikel von Jessica Ruprecht et al.: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103515000305

Artikel von José Luis Ortiz et al.: http://arxiv.org/pdf/1501.05911.pdf

http://www.besucherzaehler-homepage.de/