Künstlerische Interpretation des Zwergplaneten Quaoar und seines Rings. (Grafik: Esa)
Quaoar heißt ein Zwergplanet, der zu den transneptunischen Objekten (TNO) gehört. Er befindet sich also in den äußersten Regionen unseres Sonnensystems. Pluto und Eris sind die bekanntesten und größten TNO. Quaoar hat nur 555 Kilometer Durchmesser. Der Mond Weywot mit einem Radius von 80 Kilometern umkreist ihn.
Die Esa überrascht aber etwas anderes: Der Ring in etwa 4.162 Kilometern Abstand dürfte da eigentlich nicht sein. Die Wissenschaft ging bisher davon aus, dass Material in einem solchen Abstand zu einem Mond verklumpt. Dieses denkt aber gar nicht daran.
Das Cheops-Programm und die Bedeckung
Mehrere Beobachtungen machten den Zwergplaneten und seinen Ring sichtbar. Dabei beobachteten die Astronom:innen mit Bodenteleskopen und dem Cheops-Weltraumteleskop der Esa, wie Quaoar eine Reihe von fernen Sternen kreuzte und deren Licht kurzzeitig ausblendete. Das nennt man Bedeckung und sie hilft dabei, bestimmte Spezifika zu ermitteln.
Das Licht des bedeckten Sterns gibt dabei Aufschluss über Größe und Form des bedeckenden Objekts. Die Wissenschaftler:innen stellten so fest: In der Umlaufbahn von Quaoar ist noch weiteres Material vorhanden.
Lucky Star berechnet Bedeckungen voraus
Der europäische Forschungsrat (ERC) hat das Projekt Lucky Star ins Leben gerufen, um transneptunische Objekte mithilfe von Sternbedeckungen zu untersuchen. Das Problem dabei ist: Die Ausrichtung zwischen dem bedeckendem TNO, dem Stern und dem jeweiligen Teleskop muss genau stimmen.
Lucky Star berechnet entsprechende Bedeckungen im Voraus und koordiniert professionelle und Hobby-Observatorien auf der ganzen Welt. Eine große Hilfe ist dabei die Esa-Kartierungsmission Gaia, die die Positionen der Sterne mit sehr hoher Genauigkeit liefert. Sie fand auch diverse rätselhafte Sonnenkonstellationen und ein nahegelegenes schwarzes Loch.
Astronom:innen gelingt erste Bedeckung eines TNO
Isabella Pagano vom astrophysikalischen Observatorium in Catania, Italien, arbeitet beim Lucky-Star-Projekt mit. Sie hat sich mit Esa-Projektwissenschaftlerin Kate Isaak verbunden, die die Cheops-Mission betreut. Gemeinsam schafften sie es, die erste Bedeckung eines TNO zu liefern.
Isaak sagt: „Die Cheops-Beobachtungen haben eine Schlüsselrolle bei der Feststellung eines Rings um Quaoar gespielt, in einer Anwendung von hochpräziser, hochkadenter Photometrie, die über die typische Exoplanetenforschung der Mission hinausgeht.“
Das öffnete die Tür für eine verblüffende Entdeckung: Quaroar besitzt einen Ring außerhalb der Roche-Grenze. Eigentlich war die Wissenschaft davon ausgegangen, dass sich Material in dieser Zone innerhalb weniger Jahrzehnte zu einem kleinen Mond verbindet.
Doch möglich: Ein Ring jenseits der Roche-Grenze
Paganos Kollege Giovanni Bruno bestätigt: „Aufgrund unserer Beobachtungen muss die klassische Vorstellung, dass dichte Ringe nur innerhalb der Roche-Grenze eines Planetenkörpers überleben, gründlich revidiert werden.“
Die Roche-Grenze bezeichnet die Entfernungsschwelle, in der ein Himmelskörper, der einen Planeten umkreist, aufgrund der Gravitationskräfte zerrissen wird. Das heißt, je nach Entfernung verteilt sich das Material außerhalb als Ring oder klumpt zu einem Haufen zusammen. Es gibt verschiedene Roche-Grenzen je nach Beschaffenheit des umkreisenden Materials.
Jetzt vermuten Wissenschaftler:innen, dass auch die Temperatur einen Effekt auf die Klumpung haben könnte und deswegen der Ring von Quaoar nicht zu einem Mond verklebt. Das Phänomen wird zurzeit stärker untersucht. Derweil beobachtet Lucky Star weitere TNO und Cheops macht sich wieder auf die Suche nach nahe gelegenen Exoplaneten.
