Neu entdeckte Objekte im Sonnensystem in Resonanz mit Neptun

Mit der Suche nach fernen Objekten im Sonnensystem wurden zwei kleine Welten weit außerhalb der Neptunbahn gefunden. Die neuen Objekte befinden sich jenseits des Kuiper-Gürtels, einer Zone eisiger Objekte zu denen auch Pluto gehört. Die Objekte mit der Bezeichnung 2014 FZ71 und 2015 FJ345 haben das dritt fernste bzw. das viert fernste Perihel aller bekannten Objekte im Sonnensystem.

Darüber hinaus sind die Bahnbewegungen dieser Objekte überraschender Weise in Resonanz mit der Neptunbahn. Ihre Umlaufbahnen bedeuten, dass diese Welten in der Vergangenheit mit Neptun interagierten oder dies auch heute noch tun – trotz ihrer großen Entfernungen zum Eisriesen Neptun.

Diese jüngste Entdeckung beruht auf Beobachtungen mit dem Teleskop Subaru in Hawaii und dem Teleskop am Interamerikanischen Observatorium (CTIO) am Cerro Tololo in Chile und wurde im Juli 2016 in den Astrophysical Journal Letters veröffentlicht.

Dr. Scott S. Sheppard (Carnegie Institution for Science) und seine Mitarbeiter Dr. Chadwick Trujillo (Gemini Observatory zur Zeit der Forschung) und Dr. David J. Tholen (University of Hawaii) machten die breiteste und tiefste Erhebung, die jemals für die Suche nach Objekten des äußeren Sonnensystems durchgeführt wurde. Die Team-Mitglieder begannen mit ihrer Erhebung vor einigen Jahren mit dem Suprime-Cam-Imager am Subaru-Teleskop. Ihr Hauptziel ist es, extreme Transneptunische Objekte zu finden und sie waren damit bereits erfolgreich. Jetzt mit dem Hyper Suprime-Cam am Subaru-Teleskop sind sie in der Lage, ein viel größeres Himmelsareal abzudecken, als dies in der Vergangenheit bei ihrer Suche nach lichtschwachen fernen Welten möglich war.

Die Geschichte hinter der Entdeckung

Im Jahr 2014 prognostizierte das Team die Existenz eines Super-Erde-Planeten, der die Sonne in einer Entfernung von einigen hundert Astronomischen Einheiten umkreist. Sein Gravitationseinfluss scheint die extremen Transneptun-Objekte in ähnliche Umlaufbahnen zu drängen. Das Team wird auch weiterhin nach diesem fernen massiven Planeten suchen, benötigt aber zum Finden mehr von diesen kleineren Objekten, weil die uns zu dem größeren Objekt führen können.

In ihrem Artikel beschreiben die Teammitglieder die Entdeckung der beiden neuen Objekte und wie diese beiden ein sehr weit entferntes Perihel aber keine extrem großen Halbachsen oder Exzentrizitäten hätten, so wie andere extreme Transneptun-Objekte wie z. B. Sedna und 2012 VP113. In der Tat belegen diese neu gefundenen Welten eine Region des Raume, die knapp hinter dem Rand des Kuiper-Gürtels liegt, der etwa bei 50 AE von der Sonne entfernt liegt. Bis zu dieser jüngsten Entdeckung war nur ein Objekt bekannt, das eine niedrige bis moderate große Halbachse und ein Perihel jenseits dieses Randes hat. Das Team entdeckte mehrere dieser Objekte mit großem Perihel aber mäßig exzentrischer Umlaufbahn. Deren große Halbachsen sind im Bereich von etwa 60 bis 100 AE.

Überraschend ist, dass diese neuen Objekte alle in der Nähe von Neptuns mittlerer Bewegungs-Resonanz sind (das heißt, dass die Umlaufzeiten ihrer Bahnen ein bestimmtes Verhältnis zueinander haben). Eines der neuen Objekte wandert einmal um die Sonne, während Neptun zur gleichen Zeit viermal die Sonne umkreist. Bei den anderen neuen Objekten umkreist Neptun dreimal die Sonne während die fernen Objekte dies nur einmal tun. Sie haben auch signifikante Neigungen in ihren Umlaufbahnen, was eine Kozai-Resonanz bewirkt. Der Kozai-Effekt beschreibt in der Himmelsmechanik eine periodische Bahnstörung, die eine Änderung der Exzentrizität und Bahnneigung des gestörten Objektes bewirkt. Dieser Effekt wurde erstmals 1962 von Yoshihide Kozai beschrieben, der die Bahnen von Asteroiden analysierte.

Dieser Befund legt nahe, dass diese Welten durch Wechselwirkungen mit Neptun in diese dünn besiedelte Region gelangten, als der Planet in ferner Vergangenheit durch Migration nach außen wanderte. Bei seiner Migration hat er die Bahnen kleinerer Objekte gestört und sie auf ihre derzeitigen fernen Bahnen verfrachtet. So geben uns diese Objekte Einblicke in die Bewegung Neptuns, die er während der sehr frühen Geschichte des Sonnensystems durchlief.


26. Juli 2016/SP
Verein Kuffner-Sternwarte