Ein Blick auf die Umlaufbahnen von Buffys und anderen Kuipergürtelobjekten. Bildnachweis: CFHT Zum Vergrößern anklicken
Ein Team von Astronomen, die in Kanada, Frankreich und den Vereinigten Staaten arbeiten, hat einen ungewöhnlichen kleinen Körper entdeckt, der die Sonne jenseits von Neptun umkreist. In der Region nennen Astronomen den Kuipergürtel. Dieses neue Objekt ist doppelt so weit von der Sonne entfernt wie Neptun und ungefähr halb so groß wie Pluto. Die höchst ungewöhnliche Umlaufbahn des Körpers ist mit früheren Theorien zur Bildung des äußeren Sonnensystems schwer zu erklären.
Derzeit 58 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt (1 astronomische Einheit oder AU ist die Entfernung zwischen Erde und Sonne), nähert sich das neue Objekt niemals näher als 50 AU, da seine Umlaufbahn nahezu kreisförmig ist. Fast alle Objekte des Kuipergürtels, die außerhalb von Neptun entdeckt wurden, sind zwischen 30 AU und 50 AU entfernt. Jenseits von 50 AE scheint der Kuiper-Hauptgürtel zu enden, und die wenigen Objekte, die über diese Entfernung hinaus entdeckt wurden, befanden sich alle auf Umlaufbahnen mit sehr hoher Exzentrizität (nicht kreisförmig). Die meisten dieser Umlaufbahnen mit hoher Exzentrizität sind das Ergebnis von Neptun, der das Objekt durch eine Gravitationsschleuder nach außen „schleudert“. Da sich dieses neue Objekt jedoch nicht näher als 50 AE nähert, ist eine andere Theorie erforderlich, um seine Umlaufbahn zu erklären. Erschwerend kommt hinzu, dass die Umlaufbahn des Objekts auch extrem geneigt ist und um 47 Grad zum Rest des Sonnensystems geneigt ist.
Die Entdeckung und Nachverfolgung
Das Objekt, das in der offiziellen Ankündigung der Internationalen Astronomischen Union die offizielle Bezeichnung 2004 XR 190 erhielt, wurde während des Routinebetriebs der Kanada-Frankreich-Ekliptikflugzeugvermessung (CFEPS) entdeckt, die im Rahmen der Legacy-Vermessung des Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskops durchgeführt wurde. Derzeit verwenden die Entdecker den temporären Spitznamen „Buffy“, um das neue Objekt zu identifizieren, obwohl sie einen anderen offiziellen Namen vorgeschlagen haben, der den normalen Verfahren zur Benennung solcher Objekte entspricht.
Buffy wurde aus dem Berg der Legacy Survey-Daten (etwa 50 Gigabyte pro Betriebsstunde) von leistungsstarken Computern extrahiert, die die Teleskopbilder durchkämmten und Hunderte von Kandidaten produzierten. Die Astronomen durchsuchen dann die Kandidaten, um die entfernten Kometen zu identifizieren.
Die Astronomin Lynne Allen von der University of British Columbia war die erste, die das neue Objekt ansah, als sie die erste Identifizierung im Verlauf der Verarbeitung von CFEPS-Daten ab Dezember 2004 abschloss. „Es war ziemlich hell im Vergleich zu den üblichen Kuipergürtelobjekten, die wir haben finden ", sagte Dr. Allen," aber was interessanter war, war, wie weit es entfernt war. "
Die Helligkeit des Objekts impliziert, dass der Durchmesser wahrscheinlich zwischen 500 und 1000 Kilometern liegt. Buffy ist also ein sehr großes Kuipergürtelobjekt, aber ungefähr ein halbes Dutzend sind größer.
"Wir stellten sofort fest, dass das Objekt etwa doppelt so weit wie Neptun von der Sonne entfernt war und dass seine Umlaufbahn möglicherweise nahezu kreisförmig war", sagte UBC-Professor Brett Gladman, der die ungewöhnliche Natur des Objekts bei der Bestimmung seiner Umlaufbahn bemerkte, "aber weitere Beobachtungen waren erforderlich."
Ein bis zwei Jahre Beobachtung eines Kuipergürtelobjekts sind erforderlich, bevor ihre Umlaufbahnen genau gemessen werden können. Die ersten zusätzlichen Beobachtungen von Buffy erfolgten im Oktober 2005, als Gladman und Phil Nicholson von der Cornell University das Hale 5-Meter-Teleskop verwendeten, um das Objekt erneut zu beobachten.
Die Messung von Buffys neuer Position ergab, dass die Umlaufbahn nicht nur extrem geneigt, sondern um 47 Grad zur Ebene des Planetensystems geneigt war (was im Wesentlichen den Rekord für ein Kuipergürtelobjekt bindet), sondern auch bestätigte, dass Buffy anders war als alle anderen zuvor. bekanntes Objekt, weil es sich in sehr großer Entfernung auf einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn befand.
Weitere Messungen von Buffys Position auf Bildern von Teleskopen an den Kitt Peak National Observatories in Arizona durch die Teammitglieder Joel Parker (Southwest Research Institute) sowie JJ Kavelaars (Nationaler Forschungsrat von Kanada, Herzberg Institute of Astrophysics) und Wes Fraser (University of Victoria) verfeinerte bis November 2005 die Schätzung für Buffys engste Annäherung an die Sonne. Zusätzliche Beobachtungen zur weiteren Bestätigung der Umlaufbahn, die dann vom CFHT Legacy Survey-Projekt bereitgestellt wurden. Astronomen müssen bis Februar 2006 warten, um die feinen Details der Umlaufbahn des Buffy zu messen.
Das Team hat seinen Fund dem Minor Planet Center gemeldet, der Clearingstelle für astronomische Messungen neuer Kleinplaneten. "Das erste bekannte Objekt mit einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn über 50 AE zu finden, ist in der Tat faszinierend", reagierte Brian Marsden, Direktor des MPC.
Herausfordernde Theorien
Obwohl es weder das kleinste, größte noch am weitesten entfernte Objekt ist, das in dieser Region entdeckt wurde, hat das neue Kuipergürtelobjekt eine höchst ungewöhnliche Umlaufbahn, die Theorien über die Entwicklung des Sonnensystems in Frage stellt.
Warum wird Buffys Umlaufbahn als so ungewöhnlich angesehen? Nur ein weiteres entdecktes Objekt, Sedna, bleibt während seiner gesamten Umlaufbahn weiter als 50 astronomische Einheiten (AUs) von der Sonne entfernt. Sedna befindet sich jedoch auf einer sehr elliptischen Umlaufbahn und erreicht 76 AU, bevor er über 900 AU hinaus zurückfährt. Im Gegensatz dazu verbringt Buffy seine ganze Zeit im engen Bereich zwischen 52 und 62 AE von der Sonne entfernt. In Kombination mit der Neigung in seiner Umlaufbahn stellt dieses neue Objekt aktuelle Theorien über die Geschichte des frühen Sonnensystems in Frage.
Astronomen haben andere Objekte des Kuipergürtels entdeckt, die die meiste Zeit über 50 AE hinaus verbringen. Diese befinden sich auf sehr elliptischen Bahnen und fast alle nähern sich innerhalb von 38 AE der Sonne. Diese enge Annäherung versetzt diese Objekte in die Reichweite des Gravitationseinflusses von Neptun. Es wird allgemein angenommen, dass diese Objekte durch eine Gravitationsschleuder mit Neptun in ihre gegenwärtigen Umlaufbahnen zerstreut wurden. Diese Gruppe von Objekten wurde daher als "Scattered Disk" bezeichnet.
Vor der Entdeckung von Buffy wurden einige andere Objekte des Kuipergürtels entdeckt, die einen Großteil ihrer Zeit über 50 AE hinaus verbringen, wie die in der „Scattered Disk“, sich jedoch nicht der Gravitationsreichweite von Neptun näherten. Diese Gruppe wurde als "Extended Scattered Disk" bezeichnet. Zwei seiner Mitglieder sind 1995 TL8 und 2000 YW134, die sich 40 AE der Sonne nähern, aber ziemlich elliptische Bahnen haben, die sie über 60 AE hinaus zurückbringen. Zwei weitere extreme Beispiele für die „Extended Scattered Disk“ sind 2000 CR105, die sich 44 AU nähert, und Sedna, die der Sonne niemals näher kommt als 76 AU.
Aufgrund ihrer großen Exzentrizität sind diese Objekte wahrscheinlich stark von etwas gestört worden, obwohl es nicht Neptun gewesen sein könnte, da sie nicht nahe genug kommen, um von der Gravitationskraft dieses Planeten gestreut zu werden. Da sowohl Sedna als auch 2000 CR105 mehr als 500 AE von der Sonne entfernt sind, könnte ein vorbeiziehender Stern nach der Zerstreuung durch Neptun seine nächsten Annäherungen von der Sonne weggezogen haben.
Buffy ist eindeutig ein Mitglied der "Extended Scattered Disk". Buffys fast kreisförmige Umlaufbahn hebt sich jedoch von den anderen Mitgliedern ab. Außerdem lässt sich Buffys große Orbitalneigung nicht so leicht durch die Idee des vorbeiziehenden Sterns erklären. Wenn ein Stern Buffy so stark hätte beeinflussen können, hätte er auch einen Großteil des Hauptgürtels von Kuiper stören müssen. Da Astronomen diese starke Störung nicht erkennen, ist eine komplexere Theorie erforderlich, um Buffys Umlaufbahn zu erklären.
Die schwer fassbare Erklärung könnte in Nebenwirkungen von Umlagerungen des Sonnensystems zu Beginn seiner Geschichte liegen. Eine Möglichkeit besteht darin, dass während sich die Umlaufbahn von Neptun im jungen Sonnensystem langsam ausdehnte, komplexe Gravitationswechselwirkungen dazu geführt haben könnten, dass einige Kuiper-Gürtelbahnen kreisförmig wurden und sich neigten. Während Buffys Umlaufbahn auf diese Weise hätte erstellt werden können, scheint diese Theorie 2000 CR105 und Sedna nicht zu erklären. Diese neue Entdeckung ist aufregend, weil sie uns veranlasst, unser Verständnis der Entstehung des Kuipergürtels zu überdenken.
Die Zukunft
Während des letzten halben Jahrzehnts sind Theorien über die Bildung unseres äußeren Sonnensystems an ihre Grenzen gestoßen: Ungewöhnliche Objekte des Kuipergürtels wie Buffy, die Neptun nie nahe kommen und dennoch eine hohe Neigung aufweisen, müssen erklärt werden.
Obwohl Theorien existieren, die einzelne Objekte erklären, stellt die Reproduktion des gesamten Ensembles bekannter Objekte mit einem Prozess eine schwierige Herausforderung für aktuelle Modelle des Sonnensystems dar. Da die ungewöhnlichen Objekte wie Buffy sehr selten sind, kratzen Astronomen immer noch an der Oberfläche der dunklen Ecken des Kuipergürtels. Zukünftige groß angelegte Untersuchungen, die den Kuipergürtel systematisch erforschen, sind die einzige Möglichkeit, die Geheimnisse dessen zu entschlüsseln, was zu Beginn der Geschichte unseres Sonnensystems passiert ist.
Ursprüngliche Quelle: Kanada-Frankreich-Hawaii-Teleskop
