eso1142de — Pressemitteilung Wissenschaft

Eris, die ferne Zwillingsschwester des Pluto

Zwergplanet bei Sternbedeckung genau vermessen

26. Oktober 2011

Astronomen haben den Durchmesser des weit entfernten Zwergplaneten Eris zum ersten Mal genau vermessen kÓÆnnen. Dazu verfolgten Ende 2010 mehrere Teleskope in Chile, unter anderem das belgische TRAPPIST-Teleskop am La Silla-Observatorium der ESO, wie Eris vor einem schwachen Stern vorbeizog. Eris ist demnach von der GrÓÆÓ?e her nahezu eine perfekte Zwillingsschwester des Pluto und scheint eine stark reflektierende OberflÓ?che zu besitzen. Dabei kÓÆnnte es sich um eine dÓÌnne Eisschicht handeln ò?? vermutlich die ausgefrorene und als Reif zu Boden gegangene AtmosphÓ?re der Eris. Die Ergebnisse werden am 27. Oktober 2011 in der Fachzeitschrift Nature verÓÆffentlicht.

Im November 2010 fÓÌhrte seine Umlaufbahn um die Sonne den Zwergplaneten Eris von der Erde aus gesehen vor einem schwachen Hintergrundstern vorbei. Aufgrund der groÓ?en Entfernung und geringen GrÓÆÓ?e des Zwergplaneten sind solche Ereignisse, so genannte Sternbedeckungen, sehr selten und auch nur schwer zu beobachten. Erst 2013 wird Eris wieder vor einem Stern vorbeilaufen. Sternbedeckungen stellen die genaueste und oft sogar die einzige Methode dar, den Durchmesser und die Form von Objekten aus den AuÓ?enbereichen des Sonnensystems zu bestimmen.

Der Sternkandidat fÓÌr die Eris-Bedeckung wurde auf Bildern ausfindig gemacht, die mit dem MPG/ESO 2.2-Meter-Teleskop am La Silla Observatorium der ESO aufgenommen worden waren. Die anschlieÓ?enden Beobachtungen wurden von einem Astronomenteam von hauptsÓ?chlich franzÓÆsischen, belgischen, spanischen und brasilianischen UniversitÓ?ten sorgfÓ?ltig geplant und ausgefÓÌhrt. Verwendet wurde dabei unter anderem das TRAPPIST-Teleskop [1] (TRAnsiting Planets and PlanetesImals Small Telescope, eso1023) auf La Silla.

ò??Die Beobachtung von Sternbedeckungen durch KleinkÓÆrper, die sich jenseits der Neptunbahn befinden, erfordert hÓÆchste Genauigkeit und eine sorgfÓ?ltige Planung. Um die GrÓÆÓ?e von Eris zu bestimmen ist dies allerdings die beste Methode ò?? abgesehen von einem Flug dorthinò??, erklÓ?rt Bruno Sicardy, der Erstautor des Fachartikels, in dem die Beobachtungen beschrieben werden.

Sternbedeckungen sind auf der Erde typischer Weise innerhalb eines vergleichsweise schmalen und langen Streifens mÓÆglicher Beobachtungsorte sichtbar. Um die Eris-Sternbedeckung nachzuweisen, organisierten die Astronomen 26 verschiedene Stationen in und um dieser Zone, darunter auch mehrere Amateursternwarten. Beobachtet wurde die Bedeckung dann allerdings nur an zwei Standorten: Am La Silla Observatorium der ESO, wo das TRAPPIST-Teleskop fÓÌr die Beobachtung eingesetzt wurde, zum anderen durch zwei Teleskope in San Pedro de Atacama [2], ebenfalls in Chile. Alle drei Teleskope registrierten in dem Moment, als Eris das Licht des weit entfernten Sterns abschirmte, einen plÓÆtzlichen Abfall der Helligkeit des Sterns.

Kombiniert man die Beobachtungen von den zwei verschiedenen Standorten, dann ergibt sich, dass Eris nahezu kugelfÓÆrmig sein dÓÌrfte. Mithilfe der Messungen lassen sich Form und GrÓÆÓ?e von Eris prÓ?zise ermitteln ò?? zumindest unter der Voraussetzung, dass dortÒš keine grÓÆÓ?eren GebirgszÓÌge vorhanden sind, was bei einem groÓ?en, vereisten KÓÆrper wie Eris eher unwahrscheinlich ist.
Eris wurde 2005 als eines der grÓÆÓ?eren Objekte in den AuÓ?enbereichen des Sonnensystems identifiziert. Ihre Entdeckung war einer der entscheidenden Faktoren fÓÌr die Einrichtung der neuen Objektklasse der Zwergplaneten 2006 und die Klassifizierung von Pluto als Zwergplanet im gleichen Jahr. Eris ist zur Zeit die drei Mal soweit von der Sonne entfernt wie Pluto.

FrÓÌhere Messungen mit anderen Methoden hatten nahegelegt, dass Eris mit einem geschÓ?tzten Durchmesser von 3000 Kilometern um etwa 25% grÓÆÓ?er als Pluto sein mÓÌsste. Die neuen, genaueren Beobachtungen zeigen stattdessen, dass beide in etwa gleich groÓ? sind. Der Durchmesser von Eris wurde zu 2326 Kilometern bestimmt. Die Unsicherheit der Messungen betrÓ?gt gerade einmal 12 Kilometer betrÓ?gt, so dass die GrÓÆÓ?e von Eris nun weit besser bekannt ist als die ihres GegenstÓÌcks Pluto, dessen Durchmesser irgendwo zwischen 2300 und 2400 Kilometern liegt. Der Durchmesser von Pluto ist schwerer zu bestimmen, da Pluto eine AtmosphÓ?re und dadurch keinen scharfen Rand mehr besitzt, der sich bei einer Bedeckung direkt nachweisen lieÓ?e. Mithilfe der Bewegung von Dysnomia, dem Mond der Eris [3], lÓ?sst sich auch die Masse von Eris bestimmen. Es stellte sich heraus, dass Eris um 27% schwerer ist als Pluto [4]. Aus Masse und Durchmesser ergibt sich eine mittlere Dichte von rund 2.52 Gramm pro Kubikentimeter [5].

ò??Ein solcher Dichtewert lÓ?sst darauf schlieÓ?en, dass Eris grÓÆÓ?tenteils aus Gestein bestehen und von einem vergleichsweise dÓÌnnen Mantel aus Eis umgeben sein dÓÌrfteò??, erlÓ?utert Emmanuel Jehin, der zu der Studie beigetragen hat [6].

Die OberflÓ?che von Eris wirft 96% des einfallenden Lichtes zurÓÌck (entsprechend einer so genannten Albedo von 0,96 im sichtbaren Spektralbereich [7]). Damit ist die OberflÓ?che sogar stÓ?rker reflektierend als frisch gefallener irdischer Schnee und macht Eris zusammen mit dem Saturnmond Enceladus zu einem der am besten reflektierenden Objekte im Sonnensystem. Das Spektrum des Zwergplaneten zeigt, dass seine OberflÓ?che von einer weniger als einen Millimeter dicken Mischung aus einem stickstoffreichen Eis mit gefrorenem Methan bedeckt sein dÓÌrfte.

ò??Diese Eisschicht kÓÆnnte entstanden sein, als sich die Stickstoff- oder MethanatmosphÓ?re des Zwergplaneten als Reif auf seiner OberflÓ?che niedergeschlagen hat, als Eris sich auf seiner langgestreckten Bahn weiter von der Sonne entfernt hat und daher kÓ?lter wurdeò??, fÓÌgt Jehin hinzu. Wenn sich Eris wieder dem sonnennÓ?chsten Punkt ihrer Bahn mit etwa 5,7 Milliarden Kilometern Distanz zur Sonne nÓ?hert, kÓÆnnte sich das Eis wieder zu Gas umwandeln.

Die neuen Ergebnisse erlauben es den Astronomen auch, die OberflÓ?chentemperatur des Zwergplaneten neu zu bestimmen. FÓÌr die sonnenzugewandte Seite ergibt eine AbschÓ?tzungÒš hÓÆchstens -238ÒÀC, wÓ?hrend die Nachtseite noch kÓ?lter sein muss.

ò??Es ist wirklich erstaunlich, wie viel wir ÓÌber ein so kleines und fernes Objekt wie Eris herausfinden kÓÆnnen, indem wir mit vergleichsweise kleinen Teleskopen beobachten, wie es vor einem Stern vorbeizieht. FÓÌnf Jahre nach der EinfÓÌhrung der neuen Objektklasse der Zwergplaneten lernen wir nun endlich eines der ersten Mitglieder dieser Klasse richtig kennenò??, schlieÓ?t Sicardy.

Endnoten

[1] TRAPPIST ist eines der neuen robotischen Teleskope auf La Silla. Es besitzt einen Hauptspiegel mitÒš 60 cm Durchmesser, wurde im Juni 2010 eingeweiht und dient hauptsÓ?chlich der Untersuchung von Exoplaneten und Kometen. Das Teleskop ist Teil eines Projekts, das vom Fonds National de la Recherche Scientifique (FRS-FNRS) unter Beteiligung des Schweizerischen Nationalfonds finanziert wird. Es wird von LiÓ?ge aus gesteuert.

[2] Die Caisey Harlingten und ASH2-Teleskope.

[3] Eris ist die griechische GÓÆttin des Chaos und der Zwietracht. Dysnomia ist die Tochter der Eris, die GÓÆttin der Gesetzlosigkeit.

[4] Die Masse der Eris betrÓ?gt 1,66 x 10²² kg, entsprechend 22% der Masse des Erdmondes.

[5] Zum Vergleich: Die Dichte des Erdmondes betrÓ?gt 3,3 Gramm pro cm³, die von Wasser 1,00 Gramm pro cm³.

[6] Der Dichtewert legt nahe, dass Eris hauptsÓ?chlich aus Fels (85%) mit einem kleinen Anteil aus Eis (15%) besteht. Das Eis bildet vermutlich eine etwa 100 km dicke Schicht, die den groÓ?en felsigen Kern umgibt. Diese sehr dicke Schicht, die hauptsÓ?chlich aus Wassereis besteht, sollte nicht mit der sehr dÓÌnnen, stark reflektierenden Schicht der gefrorenen AtmosphÓ?re auf der OberflÓ?che von Eris verwechselt werden.

[7] Die Albedo beschreibt den Anteil des einfallenden Lichts, den ein Objekt nicht absorbiert, sondern zurÓÌck in den Weltraum wirft. Eine Albedo von 1 entsprÓ?che perfekt reflektierendem WeiÓ?, und 0 wÓ?re vollkommenes Schwarz. Zum Vergleich: Die Albedo des Erdmondes betrÓ?gt nur 0,136, Ó?hnlich dem Wert von Kohle.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse erscheinen am 27. Oktober 2011 in der Fachzeitschrift Nature.

Die beteiligten Wissenschaftler sind B. Sicardy (LESIA-Observatoire de Paris OBSPM, CNRS, UniversitÓ? Pierre et Marie Curie UPMC, UniversitÓ? Paris-Diderot [Paris 7], Institut Universitaire de France IUF, Frankreich) , J. L. Ortiz (Instituto de AstrofÓ-sica de AndalucÓ-a CSIC, Spanien), M. Assafin (ObservatÓÃrio do Valongo/UFRJ OV/UFRJ, Brasilien), E. Jehin (Institut d'Astrophysique de I'UniversitÓ? de LiÓ?ge IAGL, Belgien), A. Maury (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chile), E. Lellouch (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7), R. Gil Hutton (Complejo AstronÓÃmico El Leoncito CASLEO und San Juan National University, Argentinien), F. Braga-Ribas (LESIA, CNRS, UPMC, Paris 7, Frankreich, und ObservatÓÃrio Nacional/MCT ON/MCT, Brasilien), F. Colas (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankreich), D. Hestroffer (OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankreich), J. Lecacheux (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankreich), F. Roques (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankreich), P. Santos Sanz (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankreich), T. Widemann (LESIA-OBSPM, CNRS, UPMC, Paris 7, IUF, Frankreich), N. Morales (CSIC, Spanien), R. Duffard (CSIC, Spanien), A. Thirouin (CSIC, Spanien), A. J. Castro-Tirado (CSIC, Spanien), M. JelÓ-nek (CSIC, Spanien), P. KubÓÅnek (CSIC, Spanien), A. Sota (CSIC, Spanien), R. SÓÅnchez-RamÓ-rez (CSIC, Spanien), A. H. Andrei (OV/UFRJ, ON/MCT, Brasilien), J. I. B. Camargo (OV/UFRJ, ON/MCT, Brasilien), D. N. da Silva Neto (ON/MCT, Centro UniversitÓÅrio Estadual da Zona Oeste UEZO, Brasilien), A. Ramos Gomes Jr (OV/UFRJ, Brasilien), R. Vieira Martins (OV/UFRJ, ON/MCT, Brasilien, OBSPM, IMCCE, UPMC, CNRS, Frankreich), M. Gillon (IAGL, Belgien), J. Manfroid (IAGL, Belgien), G. P. Tozzi (INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Italien), C. Harlingten (Caisey Harlingten Observatory, UK), S. Saravia (San Pedro de Atacama Celestial Explorations, Chile), R. Behrend (Observatoire de GenÓ?ve, Schweiz), S. Mottola (Deutsches Zentrum fÓÌr Luft- und Raumfahrt [DLR]), E. GarcÓ-a Melendo (FundaciÓÃ Privada Observatori Esteve Duran, Institut de CiÓ?ncies de I'Espai [CSIC-IEEC], Spanien), V. Peris (Observatori AstronÓÂmic, Universitat de ValÓ?ncia (OAUV), Spanien), J. Fabregat (OAUV, Spanien), J. M. Madiedo ( Universidad de Huelva, Facultad de Ciencias Experimentales, Spanien), L. Cuesta (Centro de AstrobiologÓ-a CSIC-INTA, Spanien), M. T. Eibe (CSIC-INTA, Spanien), A. UllÓÅn (CSIC-INTA, Spanien), F. Organero (Observatorio astronÓÃmico de La Hita, Spanien), S. Pastor (Observatorio de la Murta, Spanien), J. A. de los Reyes (Observatorio de la Murta, Spanien), S. Pedraz (Calar Alto-Observatorium, Centro AstronÓÃmico Hispano AlemÓÅn, Spanien), A. Castro (Sociedad AstronÓÃmica MalagueÓÁa, Centro Cultural JosÓ? MarÓ-a GutiÓ?rrez Romero, Spanien), I. de la Cueva (Astroimagen, Spanien), G. Muler (Observatorio Nazaret, Spanien), I. A. Steele (Liverpool JMU, UK), M. CebriÓÅn (Instituto de AstrofÓ-sica de Canarias [IAC], Spanien), P. MontaÓÁÓ?s-RodrÓ-guez (IAC, Spanien), A. Oscoz (IAC, Spanien), D. Weaver (ObservatÓÃrio Astronomico Christus, ColÓ?gio Christus, Brasilien), C. Jacques (ObservatÓÃrio CEAMIG-REA, Brasilien), W. J. B. Corradi (Departamento de FÓ-sica ò?? Instituto de CiÓ?ncias Exatas ò?? Universidade Federal de Minas Gerais ICExò??UFMG, Brasilien), F. P. Santos (Departamento de FÓ-sica, ICExò??UFMG, Brasilien), W. Reis (Departamento de FÓ-sica, ICExò??UFMG, Brasilien), A. Milone (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais INPE-MCT, Brasilien), M. Emilio (Universidade Estadual de Ponta Grossa, O.A. ò?? DEGEO, Brasilien), L. GutiÓ?rrez (Instituto de AstronomÓ-a, Universidad Nacional AutÓÃnoma de MÓ?xico UNAM, MÓ?xiko), R. VÓÅzquez (UNAM) und H. HernÓÅndez-Toledo (UNAM).

Die EuropÓ?ische SÓÌdsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die fÓÌhrende europÓ?ische Organisation fÓÌr astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 15 MitgliedslÓ?nder: Belgien, Brasilien, DÓ?nemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Ó?sterreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte KÓÆnigreich. Die ESO ermÓÆglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfÓ?hige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der FÓÆrderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maÓ?gebliche 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 leistungsfÓ?higste Observatorium fÓÌr Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope fÓÌr Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das grÓÆÓ?te Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, wÓ?hrend das VLT Survey Telescope (VST) fÓÌr Himmelsdurchmusterungen ausschlieÓ?lich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist der europÓ?ische Partner fÓÌr den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das grÓÆÓ?te astronomische Projekt ÓÌberhaupt. Derzeit entwickelt die ESO ein GroÓ?teleskop der 40-Meter-Klasse fÓÌr Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, das einmal das grÓÆÓ?te optische Teleskop der Welt werden wird, das European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Die Ó?bersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks fÓÌr astronomische Ó?ffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren LÓ?ndern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.ÿËÏ

Links

• Video der Bedeckung aufgenommen mit dem TRAPPIST-Teleskop
• Beobachtungen der Bedeckung mit dem 50cm-Casey-Harlingten-Teleskop in San Pedro de Atacama
• TRAPPIST-Webseite
• Artikel ÓÌber TRAPPIST im ESO-Messenger
• Fotos vom La Silla Observatorium

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