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Das erste Ringsystem um einen Asteroiden

27.03.2014

Zwei Ringe um Chariklo entdeckt

Beobachtungen von vielen Standorten in Südamerika, unter anderem am La Silla-Observatorium der ESO, haben zu der überraschenden Entdeckung zweier dichter, schmaler Ringe um den fernen Asteroiden Chariklo geführt. Es ist das bei weitem kleinste Objekt mit Ringen, das bisher gefunden wurde und nur das fünfte Objekt in unserem Sonnensystem – nach den viel größeren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun – das diese Eigenschaft besitzt.


Künstlerische Darstellung der Ringe um Chariklo

Illustration: ESO/L. Calçada/Nick Risinger (skysurvey.org)

Der Ursprung der Ringe bleibt ein Rätsel, sie könnten jedoch die Folge einer Kollision sein, durch die eine Trümmerscheibe entstanden ist. Die neuen Ergebnisse werden am 26. März in der Fachzeitschrift Nature online veröffentlicht.

Die Ringe des Saturn gehören zu den eindrucksvollsten Anblicken am Nachthimmel. Weitere weniger hervorstechende Ringe wurden auch um die anderen Gasplaneten gefunden. Trotz vieler sorgfältig durchgeführter Suchkampagnen wurden im Sonnensystem keine Ringe um kleinere Objekte im Umlauf um die Sonne gefunden.

Neue Beobachtungen des fernen Kleinplaneten [1] (10199) Chariklo [2] während der Passage vor einen Stern haben gezeigt, dass dieses Objekt ebenfalls von zwei feinen Ringen umgeben ist.

„Wir haben nicht nach einem Ring gesucht und haben nicht einmal gedacht, dass so kleine Himmelskörper wie Chariklo welche besitzen könnten. Somit war ihre Entdeckung – und die verblüffende Menge an Details, die wir im Ringsystem sehen – eine vollkommene Überraschung!”  erläutert Felipe Braga-Ribas vom Observatório Nacional/MCTI im brasilianischen Rio de Janeiro, der die Beobachtungskampagne vorbereitet hat und Erstautor des neuen Fachartikels ist.

Chariklo ist das größte Mitglied einer Klasse von Objekten, die Zentauren [3] genannt werden. Er kreist zwischen Saturn und Uranus im äußeren Sonnensystem. Vorhersagen hatten gezeigt, dass er von Südamerika aus gesehen am 3. Juni 2013 den Stern UCAC4 248-108672 passieren würde [4]. Mit sieben Teleskopen, einschließlich des dänischen 1,54-Meter-Teleskops und des TRAPPIST-Teleskops am La-Silla-Observatorium des ESO in Chile [5], konnten Astronomen den Stern für einige wenige Sekunden scheinbar verschwinden sehen, als dessen Licht von Chariklo abgeschattet wurde – eine Sternbedeckung also [6].

Sie fanden jedoch viel mehr als sie sich erhofft hatten: Einige Sekunden vor und noch einmal einige Sekunden nach der Hauptbedeckung gab es zwei weitere sehr kurze Abstufungen in der scheinbaren Helligkeit des Sterns [7]. Irgendetwas um Chariklo herum hatte das Licht abgedunkelt! Über den Vergleich dessen, was an verschiedenen Orten beobachtet wurde, konnte das Team nicht nur die Form und Größe des Objekts selbst, sondern auch die Struktur, Breite und Ausrichtung sowie weitere Eigenschaften der neu entdeckten Ringe rekonstruieren.

Dabei hat das Team festgestellt, dass das Ringsystem aus zwei scharf abgegrenzten Ringen von nur sieben und drei Kilometern Breite besteht, zwischen denen eine Lücke von neun Kilometern liegt und das um ein kleines Objekt von nur 250 Kilometern Durchmesser auf einer Umlaufbahn, die hinter der des Saturn liegt.

„Es hat mich sehr erstaunt zu sehen, dass wir nicht nur in der Lage sind ein Ringsystem zu detektieren, sondern sogar genau bestimmen können, dass es aus zwei deutlich voneinander getrennten Ringen besteht”, fügt Uffe Gråe Jørgensen vom Niels-Bohr-Institut der Universität Kopenhagen in Dänemark hinzu, ein Mitglied des Teams. ”Ich versuche mir vorzustellen, wie es wäre auf der Oberfläche dieses vereisten Objekts zu stehen – klein genug, dass ein schneller Sportwagen die Fluchtgeschwindigkeit erreichen könnte, um in den Weltraum hinauszufahren – und auf ein 20 Kilometer breites Ringsystem zu blicken, dass 1000 Mal näher ist als der Mond.” [8]

Obwohl viele Fragen unbeantwortet bleiben, glauben die Astronomen, dass diese Art von Ring wahrscheinlich aus den zurückbleibenden Trümmern einer Kollision entsteht, die wohl durch kleine Monde in zwei enge Ringe eingeschlossen worden sind.

„Deshalb ist es sehr wahrscheinlich, dass Chariklo nicht nur die Ringe sondern auch mindestens einen kleinen Mond besitzt, der auf seine Entdeckung wartet”, fügt Felipe Braga Ribas hinzu.

Die Ringe könnten ein Phänomen sein, das selbst wiederum später zu der Ausbildung eines kleinen Mondes führen könnte. Solch eine Abfolge von Ereignissen auf viel größeren Skalen könnte sowohl die Geburt unseres eigenen Mondes in den frühen Tagen des Sonnensystems als auch den Ursprung vieler anderer Trabanten um Planeten und Asteroiden erklären.

Die Hauptverantwortlichen des Projektes gaben den Ringen provisorisch die Spitznamen Oiapoque und Chuí. Dabei handelt es sich um zwei Flüsse nahe der nördlichen und südlichen Spitze Brasiliens [9]

Endnoten

[1] Alle Objekte, die um die Sonne kreisen und zu klein bzw. nicht massereich genug sind, um durch ihre eigene Schwerkraft in eine runde Form gebracht zu werden, werden von der IAU als Kleinkörper bezeichnet. Diese Klasse beinhaltet zur Zeit die meisten der Asteroiden im Sonnensystem, Erdnahe Objekte (engl.: Near-Earth Objects oder kurz NEOs), die Trojaner von Mars und Jupiter, die meisten der Zentauren, die meisten der Transneptunischen Objekte (TNOs) und Kometen. Die Worte Asteroid und Kleinplanet werden oft umgangssprachlich verwendet, um dieselbe Objektklasse zu bezeichnen.

[2] Das IAU Minor Planet Center ist die zentrale Sammelstelle für Beobachtungen und die Entdeckung von Kleinkörpern im Sonnensystem. Die Namen, die solchen Himmelsobjekten zugewiesen werden, bestehen aus zwei Teilen, einer Nummer – ursprünglich nach der Reihenfolge der Entdeckung, heute aber nach der Reihenfolge, nach der die Umlaufbahn  genau bestimmt wurde – und einem Namen.

[3] Zentauren sind kleine Himmelskörper mit instabilen Umlaufbahnen im äußeren Sonnensystem, die die Umlaufbahnen der Gasplaneten kreuzen. Da ihre Umlaufbahnen oft gestört werden, erwartet man, dass sie nur für wenige Millionen Jahre auf solchen Umlaufbahnen bleiben. Zentauren unterscheiden sich von den viel häufigeren Asteroiden aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und könnten aus der Region des Kuipergürtels stammen. Sie erhielten ihren Namen, weil sie – wie auch die mythischen Zentauren – einige Eigenschaften zweier verschiedener Dinge teilen, in diesem Fall von Kometen und Asteroiden. Chariklo selbst scheint eher einem Asteroiden zu ähneln und hat noch keine Eigenschaften einer kometenartigen Aktivität an den Tag gelegt.

[4] Das Ereignis wurde nach einer systematischen Suche mit dem MPG/ESO 2,2- Meter-Teleskop am La-Silla-Observatorium vorhergesagt und vor Kurzem veröffentlicht.

[5] Neben dem dänischen 1,54-Meter-Teleskop und dem TRAPPIST-Teleskop am La Silla-Observatorium wurde das Ereignis auch an den folgenden Observatorien verfolgt: am Universidad Católica Observatory (UCO) Santa Martina, bedient von der Pontifícia Universidad Católica de Chile (PUC); am PROMPT-Teleskop im Besitz von und bedient von der University of North Carolina auf dem Chapel Hill; am Pico dos Dias Observatory der National Laboratory of Astrophysics (OPD/LNA) - Brasilien; mit dem Southern Astrophysical Research (SOAR) Teleskop; mit Caisey Harlingtens 20"-Planewave-Teleskop, welches Teil des Searchlight Observatory Network ist; mit dem Teleskop von R. Sandness bei San Pedro de Atacama Celestial Explorations; am Universidade Estadual de Ponta Grossa Observatorium; am Observatorio Astronomico Los Molinos (OALM) - Uruguay; am Observatorio Astronomico, Estacion Astrofisica de Bosque Alegre, Universidad Nacional de Cordoba in Argentinien; sowie am Polo Astronômico Casimiro Montenegro Filho-Observatorium und am Observatorio El Catalejo, Santa Rosa, La Pampa, Argentinien.

[8] Genaugenommen müsste das Auto wirklich sehr schnell sein – etwa wie der Bugatti Veyron 16.4 oder der McLaren F1 – da die Fluchtgeschwindigkeit etwa 350 km/h beträgt!

[9] Diese Namen werden nur umgangssprachlich verwendet. Die offiziellen Namen werden später von der IAU nach vorgegebenen Regeln vergeben.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse erscheinen am 26. März 2014 unter dem Titel „A ring system detected around the Centaur (10199) Chariklo" von F. Braga-Ribas et al. in der Fachzeitschrift Nature.

Die beteiligten Wissenschaftler sind F. Braga-Ribas (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brasilien), B. Sicardy (LESIA, Observatoire de Paris, Paris, Frankreich [LESIA]), J. L. Ortiz (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanien), C. Snodgrass (Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau), F. Roques (LESIA), R. Vieira- Martins (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brasilien; Observatório do Valongo, Rio de Janeiro, Brasilien; Observatoire de Paris, Frankreich), J. I. B. Camargo (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brasilien), M. Assafin (Observatório do Valongo/UFRJ, Rio de Janeiro, Brasilien), R. Duffard (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanien), E. Jehin (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Belgien), J. Pollock (Appalachian State University, Boone, North Carolina, USA), R. Leiva (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago de Chile), M. Emilio (Universidade Estadual de Ponta Grossa, Brasilien), D. I. Machado (Polo Astronomico Casimiro Montenegro Filho/FPTI-BR, Foz do Iguaçu, Brasilien; Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), Foz do Iguaçu, Brasilien), C. Colazo (Ministerio de Educación de la Provincia de Córdoba, Córdoba, Argentina; Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Argentinien), E. Lellouch (LESIA), J. Skottfelt (Niels Bohr Institut, Universität Kopenhagen, Dänemark; Zentrum für Stern- und Planetenenstehung, Geologisches Museum, Kopenhagen, Dänemark), M. Gillon (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Liege, Belgien), N. Ligier (LESIA), L. Maquet (LESIA), G. Benedetti-Rossi (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brasilien), A. Ramos Gomes Jr (Observatório do Valongo, Rio de Janeiro, Brasilien, P. Kervella (LESIA), H. Monteiro (Instituto de Física e Química, Itajubá, Brasilien), R. Sfair (UNESP -– Univ Estadual Paulista, Guaratinguetá, Brasilien), M. El Moutamid (LESIA; Observatoire de Paris,Frankreich), G. Tancredi (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), J. Spagnotto (Observatorio El Catalejo, Santa Rosa, La Pampa, Argentinien), A. Maury (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, San Pedro de Atacama, Chile), N. Morales (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spanien), R. Gil-Hutton (Complejo Astronomico El Leoncito (CASLEO) and San Juan National University, San Juan, Argentinien), S. Roland (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay), A. Ceretta (Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay; Observatorio del IPA, Ensenanza Secundaria, Uruguay), S.-h. Gu (National Astronomical Observatories/Yunnan Observatory; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China), X.-b. Wang (National Astronomical Observatories/Yunnan Observatory; Key Laboratory for the Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences, Kunming, China), K. Harpsøe (Niels Bohr Institut, Universität Kopenhagen, Dänemark; Zentrum für Stern- und Planetenenstehung, Geologisches Museum, Kopenhagen, Dänemark), M. Rabus (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Max-Planck-Institut für Astronomie), J. Manfroid (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Liege, Belgien), C. Opitom (Institut d’Astrophysique de l’Université de Liege, Belgien), L. Vanzi (Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), L. Mehret (Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, Brasilien), L. Lorenzini (Polo Astronomico Casimiro Montenegro Filho/FPTI-BR, Foz do Iguaçu, Brasilien), E. M. Schneiter (Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinien; Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentinien; Instituto de Astronomía Teórica y Experimental IATE–CONICET, Córdoba, Argentinien; Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinien), R. Melia (Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentinien), J. Lecacheux (LESIA), F. Colas (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), F. Vachier (Observatoire de Paris, Paris, Frankreich), T. Widemann (LESIA), L. Almenares (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), R. G. Sandness (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, San Pedro de Atacama, Chile), F. Char (Universidad de Antofagasta, Antofagasta, Chile), V. Perez (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), P. Lemos (Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), N. Martinez (Observatorio Astronomico Los Molinos, DICYT, MEC, Montevideo, Uruguay; Dpto. Astronomia, Facultad Ciencias, Uruguay), U. G. Jørgensen (Niels Bohr Institut, Universität Kopenhagen, Kopenhagen, Dänemark; Zentrum für Stern- und Planetenenstehung, Geologisches Museum, Kopenhagen, Dänemark), M. Dominik (University of St Andrews, Großbritannien) F. Roig (Observatório Nacional/MCTI, Rio de Janeiro, Brasilien), D. E. Reichart (University of North Carolina – Chapel Hill, North Carolina [UNC]), A. P. LaCluyze (UNC), J. B. Haislip (UNC), K. M. Ivarsen (UNC), J. P. Moore (UNC), N. R. Frank (UNC) und D. G. Lambas (Observatorio Astronómico, Universidad Nacional de Córdoba, Argentinien; Instituto de Astronomía Teórica y Experimental IATE–CONICET, Córdoba, Argentinien).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 15 Mitgliedsländer: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist der europäische Partner bei den neuartigen Teleskopverbund ALMA, dem größten astronomischen Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO ein Großteleskop mit 39 Metern Durchmesser für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird: das European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsländern (und einigen weiteren Staaten) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1410.

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