Jüngste Teleskopdaten zeigten, dass ein kleiner Planet in den fernen Regionen unseres Sonnensystems von einem dichten Ring umgeben ist. Und die Wissenschaftler sind verblüfft, warum.
Der Planet Quaoar ist einer von ungefähr 3.000 kleinen Planeten, die die Sonne jenseits von Neptun umkreisen, und mit einer Breite von 690 Meilen (1.110 Kilometer) etwa der siebtgrößte, wobei Pluto und Eris die größten sind.
Beobachtungen von Quaoar, die zwischen 2018 und 2021 durchgeführt wurden, zeigten, dass der Ring des Planeten weiter von ihm entfernt sitzt, als Wissenschaftler bisher für möglich gehalten hatten, so eine Pressemitteilung der Europäischen Weltraumorganisation, die bodengestützte Teleskope und ein neues Weltraumteleskop verwendete. basierte Teleskop namens Cheops, um die Daten zu sammeln.
Basierend auf herkömmlichem Denken hätte sich das gesamte Material, aus dem Quaoars dichter Ring besteht, verdichten und einen kleinen Mond bilden sollen. Aber das tat es nicht.
„Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass die kalten Temperaturen bei Quaoar eine Rolle dabei spielen könnten, dass die eisigen Partikel nicht zusammenkleben, aber weitere Untersuchungen sind erforderlich“, heißt es in der Pressemitteilung.
Vor diesen neuen Beobachtungen von Quaoar glaubten die Wissenschaftler weitgehend, dass es für Planeten unmöglich sei, über eine bestimmte Entfernung hinaus Ringe zu bilden. Es ist eine allgemein anerkannte Regel der Himmelsmechanik, dass Material in der Umlaufbahn um einen Planeten ein kugelförmiges Objekt – oder einen Mond – bildet, wenn es in ausreichender Entfernung vom Planeten umkreist. Aber dieser Mond wird auseinandergerissen, wenn er sich näher als das sogenannte „Roche-Limit“ bewegt, ein Punkt, an dem die Gezeitenkräfte des Planeten stärker wären als die Schwerkraft, die den Mond zusammenhält.
Alle Ringe um den Saturn liegen beispielsweise innerhalb der Roche-Grenze des Planeten. Das Verwirrende an Quaoar ist jedoch, dass sein Ring weit jenseits der Roche-Grenze des Planeten liegt, in einem Bereich, in dem das Material einen Mond bilden sollte.
„Als Ergebnis unserer Beobachtungen muss die klassische Vorstellung, dass dichte Ringe nur innerhalb der Roche-Grenze eines Planetenkörpers überleben, gründlich revidiert werden“, sagte Giovanni Bruno vom Astrophysikalischen Observatorium von Catania, Italien, in einer Erklärung.
Laut ESA war das Sammeln der Daten, die den rätselhaften Ring von Quaoar enthüllten, an sich schon ein Grund zum Feiern. Aufgrund der geringen Größe und Entfernung des Planeten von der Erde wollten die Forscher ihn mit einer „Okkultation“ beobachten – ein Mittel, um einen Planeten zu beobachten, indem man darauf wartet, dass er im Wesentlichen von einem Stern von hinten beleuchtet wird, der seine Silhouette beleuchtet.
Laut ESA kann das ein äußerst schwieriger Prozess sein, da Teleskop, Planet und Stern perfekt ausgerichtet sein müssen. Diese Beobachtung wurde durch die jüngsten Bemühungen der Weltraumbehörde ermöglicht, eine beispiellos detaillierte Karte der Sterne bereitzustellen.
Die ESA verwendete auch Cheops, das 2019 gestartet wurde. Cheops untersucht normalerweise Exoplaneten oder Körper, die außerhalb des Sonnensystems der Erde liegen. Aber in diesem Fall hat es das nähere Ziel Quaoar ins Visier genommen, das die Sonne noch weiter umkreist als Neptun – etwa 44-mal weiter als die Erdumlaufbahn.
„Ich war ein wenig skeptisch hinsichtlich der Möglichkeit, dies mit CHEOPS zu tun“, sagte Isabella Pagano, die Direktorin des astrophysikalischen Observatoriums von Catania, in einer Erklärung.
Aber es funktionierte. Und die Beobachtung von Cheops war die allererste ihrer Art – eine Okkulation eines der am weitesten entfernten Planeten in unserem Sonnensystem durch ein weltraumgestütztes Teleskop, so die ESA.
Die Forscher verglichen dann die von Cheops gesammelten Daten mit Beobachtungen von erdgestützten Teleskopen, was zu ihrer überraschenden Enthüllung führte.
„Als wir alles zusammensetzten, sahen wir Helligkeitsabfälle, die nicht von Quaoar verursacht wurden, aber auf das Vorhandensein von Material in einer kreisförmigen Umlaufbahn um ihn herum hindeuteten. In dem Moment, als wir das sahen, sagten wir: ‚Okay, wir sehen einen Ring um Quaoar’“, sagte Bruno Morgado, Professor an der Bundesuniversität von Rio de Janeiro in Brasilien, der die Analyse leitete, in einer Erklärung.
CNN