Am Rande des SonnensystemsForscher entdecken Atmosphäre bei Zwergplanet
Eine Entdeckung in den eisigen Weiten des Sonnensystems stellt bisherige Modelle infrage: Ein nur 550 Kilometer großer Mini-Planet besitzt eine dünne Gashülle. Astronomen rätseln, wie das sein kann - und entwickeln zwei mögliche Antworten.
Auch kleine Himmelskörper in den eisigen äußeren Regionen des Sonnensystems können noch eine Atmosphäre haben - wenn auch nur eine dünne. Das zeigen Beobachtungen von japanischen Astronomen und Hobbyforschern: Als am 10. Januar 2024 ein Stern hinter dem "Plutino" 2002 XV93 verschwand, geschah dies nicht schlagartig, sondern das Sternenlicht schwächte sich langsam ab. Das sei ein untrügliches Zeichen für eine Atmosphäre, schreibt das Team im Fachblatt "Nature". Der Luftdruck beträgt allerdings nur etwa ein Zehnmillionstel der irdischen Lufthülle.
"Sogar kleine Objekte mit einem Durchmesser von wenigen hundert Kilometern können also, wie unsere Entdeckung zeigt, eine Atmosphäre besitzen, zumindest zeitweise", erklären Ko Arimatsu vom Nationalen Astronomischen Observatorium in Japan und seine Kollegen. 2002 XV93 wurde 2002 an der Sternwarte Mount Palomar in den USA entdeckt. Der Himmelskörper umkreist die Sonne auf einer ähnlichen Bahn wie der Zwergplanet Pluto - Astronomen bezeichnen solche Objekte als "Plutinos". Er hat einen Durchmesser von etwa 550 Kilometern und besteht vermutlich hauptsächlich aus Eis.
Bei dieser Größe könnte es sich um einen Zwergplaneten handeln. So nennen Himmelsforscher Objekte, die zwar kleiner sind als richtige Planeten, aber durch ihre Schwerkraft bereits eine runde Form einnehmen. Sehr kleine Asteroiden und Kometen sind dagegen unregelmäßig geformt, da ihre Schwerkraft gering ist. Ab einer Grenzgröße, die für die eisigen Objekte jenseits der Neptunbahn etwa bei 400 bis 500 Kilometern liegt, brechen größere Erhebungen jedoch unter ihrem Eigengewicht zusammen - der Himmelskörper erhält eine runde Form mit nur noch geringen Höhenabweichungen.
Keine Einzelheiten erkennbar
Leider ist 2002 XV93 mit einer Entfernung von durchschnittlich sechs Milliarden Kilometern - dem 40-fachen der Entfernung Erde-Sonne - zu weit entfernt, um selbst mit den größten Teleskopen Einzelheiten sichtbar zu machen. Doch Astronomen können natürliche Ereignisse nutzen, um Himmelskörper in den Tiefen des Sonnensystems zu untersuchen: Ab und an nämlich zieht jeder Himmelskörper auf seiner Bahn vor einem Stern vorüber. Solche nur wenige Sekunden dauernden Sternbedeckungen können Informationen über Größe und Form der Himmelskörper liefern.
Und sie sind bei bekannter Bahn des Objekts gut vorhersagbar. Entsprechend vorbereitet nahm das Team um Arimatsu, unterstützt auch von Hobbyforschern, am 10. Januar 2024 die Bedeckung eines Sterns durch 2002 XV93 ins Visier. Zunächst einmal bestätigten die Beobachtungen die Größe des Objekts - und die gemessenen Zeiten sind in guter Übereinstimmung mit einer runden Form von 2002 XV93. Es könnte sich also tatsächlich um einen Zwergplaneten handeln.
Zwei mögliche Erklärungen
Doch unerwartet verschwand der Stern nicht schlagartig am Rand des Himmelskörpers, sondern sein Licht nahm über eine Zeitspanne von etwas über einer Sekunde langsam ab. Für die Forscher ist die Erklärung klar: Über der Oberfläche von 2002 XV93 müssen sich Gase befinden, die das Sternenlicht abschwächen. Und da dieser Effekt an mehreren Stellen der Oberfläche auftrat, kann es sich nicht um einen lokalen Effekt handeln, etwa eine Ausgasung, sondern 2002 XV93 muss eine globale Atmosphäre besitzen. Und das ist für die Wissenschaftler überraschend, denn bisherige theoretische Modelle sprachen gegen die Bildung selbst einer derart dünnen Atmosphäre bei so kleinen, so weit von der Sonne entfernten Himmelskörpern.
Arimatsu und seine Kollegen sehen zwei mögliche Erklärungen für die Existenz einer Atmosphäre bei 2002 XV93. Der Zwergplanet könnte in jüngster Zeit mit einem kleineren Körper aus Eis kollidiert sein, und das beim Einschlag verdampfte Material bildet jetzt die dünne Atmosphäre - die dann freilich nicht von langer Dauer wäre.
Die zweite Möglichkeit wäre Kryovulkanismus: Radioaktive Prozesse im Inneren schmelzen Eis, lassen es als Wasser an die Oberfläche treten und verdampfen - und erzeugen und erhalten so die Atmosphäre über einen langen Zeitraum. Die Beobachtung weiterer Sternbedeckungen durch 2002 XV93 könnte Aufschluss darüber geben, welches dieser Szenarien korrekt ist.