Neue Horizonte jenseits von Pluto: Was liegt in Ultima Thules Reich?

Das Sternbild Schütze, der Bogenschütze, ist ein alltäglicher Anblick am Winterhimmel, leicht zu erkennen an dem Sternchen „Teekanne“, das seine vordere Hälfte bildet. Schauen Sie in die Richtung des Bogenschützen und Sie starren in das Zentrum der Galaxie, wobei die Milchstraße den 'Dampf' aus dem Ausguss der Teekanne beisteuert.



Mit einem Heimteleskop können Sie den Lagunennebel im Schützen oder einen Kugelsternhaufen wie Messier 54 sehen. Wenn Sie jedoch Zugang zu Weltraumteleskopen im Wert von mehreren Milliarden Dollar haben, können Sie andere viel kleinere und schwächere Dinge entdecken.



Genau dies geschah im Jahr 2014, als das Hubble-Weltraumteleskop das Gebiet untersuchte, in der Hoffnung, ein neues Ziel für die New Horizons-Mission zu finden, nachdem bodengestützte Teleskope dort nichts gefunden hatten. Damals war die Mission der NASA zum Pluto noch nicht abgeschlossen, aber es war klar, dass die Sonde nach ihrer Begegnung mit dem fernen Zwergplaneten in Richtung Schütze fliegen würde, und wenn ein noch weiter entferntes Objekt auf ihrem Weg gefunden würde, könnte sie tragen auf und begegnen auch dem. Mit viel Plutoniumdioxid an Bord, um Strom zu erzeugen, wird die Sonde voraussichtlich noch viele weitere Jahre funktionieren – Zeit genug, um die äußeren Bereiche des Sonnensystems mit über 58.000 km/h zu erkunden. [ So sehen Sie Ultima Thule Flyby von New Horizons ]

Eine Künstlerin



Künstlerische Illustration der NASA-Raumsonde New Horizons, die am 1. Januar 2019 am Kuipergürtel-Objekt Ultima Thule (2014 MU69) fliegt.(Bildnachweis: Adrian Mann/All About Space)

Das von Hubble entdeckte Objekt hieß (486958) 2014 MU69. Die Zahl in Klammern ist die Zahl der Kleinplaneten – wir kennen über eine halbe Million – während 2014 das Jahr der Entdeckung ist. M steht für die zweite Junihälfte und U69 ist das 1.745. Objekt, das in diesen zwei Wochen entdeckt wurde. Moderne Techniken und Weltraumteleskope entdecken viele Objekte. 2014 bekam MU69 schnell einen Spitznamen, Ultima Thule , als Ergebnis einer öffentlichen Abstimmung. Thule war in der griechischen und römischen Literatur der nördlichste Ort, den man erreichen konnte, oft in Verbindung mit Grönland oder Island. Der spätere Zusatz 'Ultima', was 'am weitesten' bedeutet, wurde verwendet, um einen Ort jenseits der Grenzen der Welt zu bezeichnen.

Es gibt viele tausend unbekannte Welten da draußen an den Grenzen unseres Sonnensystems jenseits der Umlaufbahn von Neptun, aber nur sehr wenige waren am richtigen Ort, um von New Horizons besucht zu werden. Zusammenfassend als transneptunische Objekte (TNOs) bekannt, sind sie schwach beleuchtet und enorm verteilt, mit Abständen von 1 Astronomischen Einheit (AE) – der Entfernung von der Erde zur Sonne – üblicherweise dazwischen. Der bekannteste, Pluto, ist das massereichste bekannte Objekt in einem Bereich zwischen 30 und 55 AE von der Sonne entfernt, der als Kuipergürtel bekannt ist.



Wir kennen noch ein paar andere große Dinge im Gürtel – von denen zwei als Zwergplaneten klassifiziert sind wie Pluto – und es gibt auch etwas Schwereres als Pluto, den Zwergplaneten Eris. Aber Eris ist dreimal weiter von der Sonne entfernt als der degradierte neunte Planet und wird aufgrund seiner extremen Entfernung nicht als Kuipergürtel-Objekt (KBO) eingestuft – es fällt in ein Gebiet, das als Streuscheibe bekannt ist. Viele Wissenschaftler glauben auch, dass es Beweise für einen größeren Körper in den Umlaufbahnen kleinerer gibt, aber dieser hypothetische Planet Neun wurde noch nicht gesehen.

Ein Objekt benötigt im Allgemeinen einen Einzelkörperdurchmesser von mindestens 300 Kilometern, um als Zwergplanet zu gelten. Die meisten bekannten KBOs sind jedoch viel kleiner als Plutos (2.377 km) Breite. Es gibt Lempo, ein Doppelsystem mit mindestens einem zusätzlichen Satelliten und einem Gesamtdurchmesser von etwa 249 Meilen (400 km), genau wie der Saturnmond Mimas. Lempo ist nach dem Gott der Liebe aus der finnischen Mythologie benannt und erscheint wie viele KBOs extrem rot. Dann gibt es Drac, nur 90 km breit und nach Bram Stokers berühmtem Grafen benannt. Drac ist bemerkenswert wegen seiner hohe Neigung und die Tatsache, dass seine Umlaufbahn rückläufig ist – die entgegengesetzte Richtung zu den meisten anderen Objekten. [ Zwergplaneten: Wissenschaft & Fakten über die kleineren Welten des Sonnensystems ]

Ultima Thule könnte auch ein binäres System sein, aber mit einem Durchmesser von nur 30 km ist es von der Erde aus etwas schwer zu erkennen. Es wurde aufgrund seiner Position als neues Ziel ausgewählt – es wurde weniger Treibstoff benötigt, um es zu erreichen. Ein helleres und daher wahrscheinlich größeres Objekt wurde ebenfalls in Betracht gezogen, aber der Treibstoff, der benötigt wird, um es zu erreichen, hätte für zukünftige Manöver weniger im Tank gelassen.



Aber warum sich Sorgen um etwas so Kleines und Weites machen? Wenn wir KBOs wie diese studieren, erfahren wir, wie das Sonnensystem vor langer Zeit war. 'Der Gürtel ist analog zum Dachboden des Sonnensystems', sagte Alan Stern, Hauptforscher von New Horizons vom Southwest Research Institute in Boulder, Colorado.

'Es ist eine uralte Region, sehr weit von der Sonne entfernt, die tiefgefroren erhalten wurde', fügte Stern hinzu. „Es ist das Äquivalent einer archäologischen Ausgrabung in die Geschichte und Entstehung der Planeten. Aus wissenschaftlicher Sicht ist es also eine Goldmine, und wenn wir mit einer Raumsonde dorthin fahren und KBOs aus nächster Nähe beobachten, wie wir es bei Ultima tun werden, hoffen wir, viel über die frühen Entstehungsstadien der Planeten zu erfahren.“

Und das ist noch nicht alles, denn die Interaktionen der kleinen Objekte da draußen können uns viel über die Bewegungen großer Objekte sagen. Wirklich große. 'Was wir über die transneptunische Region wissen, ist, dass es die Überreste der Objekte sind, die es nicht zu Planeten gemacht haben', sagte Michele Bannister, Postdoktorandin an der Queen's University Belfast, die bei der Entdeckung kleiner Planeten hilft des Outer Solar System Origins Survey.

'Diese kleinen felsigen und eisigen Welten wurden in der ursprünglichen Materialscheibe um die Sonne herum gebildet, die nie zu eigenständigen Planeten heranwuchsen', sagte Bannister. 'Seitdem wurden sie durch Veränderungen in den Umlaufbahnen der Riesenplaneten geformt, insbesondere' Neptun . '

Die Vorstellung, dass Planeten sich nicht nur ruhig um die Sonne bewegen, kann angesichts der enormen Größe und Masse der äußeren Planeten schwer zu verarbeiten sein, aber nach dem Nizza-Modell der Sonnensystementstehung – benannt nach dem Ort in Frankreich, nicht nur weil Es ist erfreulich – als sich das Sonnensystem aus seiner protoplanetaren Scheibe zusammenfand, bildete sich alles viel näher an der Sonne. Der äußere Rand des Kuipergürtels war einmal 30 AE von der Sonne entfernt statt 55, und Uranus war der äußere Planet anstelle von Neptun. Es gibt sogar die Hypothese, dass es einen fünften Riesenplaneten gegeben haben könnte, der nach einer Begegnung mit Jupiter aus dem Sonnensystem ausgestoßen wurde.

Gravitationsinteraktionen zwischen den vier uns bekannten Riesen führten dazu, dass Neptun sich über die Umlaufbahn von Uranus hinaus bewegte und den Kuipergürtel hervorbrachte, den wir heute sehen. 'Was wir heute dort sehen, sind Materialien von dieser ersten CD', sagte Bannister. 'Einige davon sind bekannt, wie Wassereis und Gestein, aber einige sind unbekannt, wie Küchenreiniger, die man in fester Form unter der Spüle hat.'

Und obwohl es Gürtel genannt wird, stellen Sie sich nicht vor, dass es völlig flach ist. „Vielen Objekten ist noch nie etwas zugestoßen; Sie befinden sich auf runden, flachen Umlaufbahnen, aber vielen von ihnen wurde Energie zugeführt“, sagte Bannister. „Sie können viel exzentrischer sein; ihre Bahnen sind lange, dünne Ellipsen und sie sind im Vergleich zur Ebene des Sonnensystems geneigt. Einige von ihnen befinden sich in einem Orbitalballett mit Neptun, das als Mean-Motion-Resonanz bezeichnet wird, bei dem Neptun dreimal die Sonne umrundet, wenn sich eines dieser Objekte zweimal umrundet – das ist die Resonanz, in der sich Pluto befindet. Viele der Objekte sind in Orte, an denen sie dies tun können, und dass resonante Objekte überhaupt existieren, wenn die Räume dazwischen frei von Objekten sind, ist eine Signatur dafür, dass Neptun im frühen Sonnensystem nach außen wanderte.'

Ultima Thule ist eines der weniger exzentrischen Objekte und steht nicht in Resonanz mit Neptun. Als „klassisches“ KBO bekannt, gehört es auch zur „kalten“ Population, was bedeutet, dass es nie Energie durch Kollisionen oder Gravitationswechselwirkungen erhalten hat. Es sitzt nur da und tut relativ wenig, seit sich das Sonnensystem gebildet hat. Vieles von dem, was wir darüber wissen, stammt aus Hubble-Beobachtungen oder aus Bedeckungen, bei denen das Objekt vor einem Hintergrundstern vorbeizieht. Der Helligkeitsabfall des Sterns sagt uns, was ihn blockiert, und drei Bedeckungen von Ultima Thule im Jahr 2017 wurden von einer speziellen Gruppe von Astronomen untersucht, die vom New Horizons-Team gebildet wurde. Diese Untersuchung von Bedeckungen ist der gleiche Prozess, der oft verwendet wird, um Exoplaneten um entfernte Sterne herum zu beobachten, aber selbst mit diesen Daten bleibt Ultima Thule ein Rätsel. [ 7 Möglichkeiten, fremde Planeten zu entdecken ]

'Wir wissen nicht, ob es zwei Objekte sind oder ob es binär ist, aber wir wissen, dass seine Form nicht rund ist', sagte Bannister. „Binäre Systeme sind in der Bevölkerung, zu der diese kleine Welt gehört, sehr verbreitet, und das hängt direkt mit ihrer Entstehung zusammen. Ein Sonnensystem besteht anfangs aus Staub und Gas, und daraus entstehen kleine Objekte, die einen Durchmesser von über einem Meter haben müssen und plötzlich sind sie vollwertige Asteroiden, die viel, viel schneller Material ansammeln können. Dieser ganze Prozess ist etwas, an dem die Leute sehr aktiv arbeiten, um es zu verstehen, aber binäre Objekte könnten implizieren, dass Sie kleine Welten, wenn Sie anfänglich kleine Welten erstellen, binär machen gebildet.'

Eine Zeitleiste der NASA

Eine Zeitleiste der NASA-Raumsonde New Horizons auf dem Weg zu einem Vorbeiflug von Ultima Thule am 1. Januar 2019 nach dem Besuch von Pluto im Jahr 2015.(Bildnachweis: Alles über den Weltraum)

Wie auch immer Ultima Thule aussieht, New Horizons ist gut gerüstet, um uns alles darüber zu erzählen, wie die verblüffenden Bilder von Rot-Weiß Ebenen und Berge auf Pluto zeigte. 'Wir haben ein sehr leistungsfähiges Set von sieben wissenschaftlichen Instrumenten', sagte Stern. „Sie werden seine Oberflächenzusammensetzung kartieren, nach einer Atmosphäre suchen, nach Satelliten suchen, nach Ringen suchen und andere Arten von Studien durchführen. Und ich hoffe, dass wir ein sehr vollständiges Bild von diesem typischen Kuipergürtel-Objekt zusammenstellen, denn dies ist nicht nur das erste Mal, dass ein solches Objekt erforscht wurde, sondern niemand plant eine weitere Mission in den Kuipergürtel, also Ich denke, dass dieser Datensatz für die kommenden Jahrzehnte wissenschaftlich wertvoll sein wird.“

Wie lange New Horizons solche bemerkenswerten Daten noch zurücksenden kann, wird durch die Energie- und Treibstoffversorgung des Raumfahrzeugs sowie durch die Verfügbarkeit geeigneter Ziele auf seinem Weg begrenzt. Wenn Sie über 58.000 Kilometer reisen, ist ein Richtungswechsel nicht einfach.

Um die Zukunft macht sich Stern jedoch keine Sorgen. 'Wir haben ein sehr gesundes Raumschiff', sagte er. „Wir haben den Brennstoff und die Energie in unserer Atombatterie, um sie mindestens 15 Jahre, vielleicht 20 Jahre lang zu betreiben. Wenn die NASA es weiterhin finanziert, wenn die NASA der Meinung ist, dass es wissenschaftlich sinnvoll ist, wird dieses Raumfahrzeug bis Mitte der 2030er oder später betrieben. Es ist sehr ähnlich wie bei den Voyagers, die ihre Erforschung der Planeten in den 1980er Jahren abgeschlossen haben, aber auch 40 Jahre nach dem Start immer noch nützliche wissenschaftliche Daten zurückgeben.'

Dieser Artikel wurde von der Schwesterpublikation von demokratija.eu bereitgestellt Alles über den Weltraum, ein Printmagazin, das sich der Astronomie, der Weltraumforschung und dem Nachthimmel widmet. Melden Sie sich für den All About Space-Newsletter an für Neuigkeiten und Abonnementdetails! Folge uns @spacedotcom oder Facebook . Diese Version der Geschichte veröffentlicht auf demokratija.eu .