Wissenschaftler haben mit vereinter Kraft von NASA-Weltraumteleskopen 27 extrem ferne transneptunische Objekte entdeckt. Die in The Astronomical Journal veröffentlichten Untersuchungen zeigen, dass diese Himmelskörper weniger zahlreich sind als erwartet und überraschenderweise Eigenschaften aus der Frühzeit des Sonnensystems bewahrt haben.
Gemeinsame Beobachtungen jenseits von Neptun
In einer beispiellosen Anstrengung haben Forschungsteams die Instrumente von zwei der leistungsfähigsten Observatorien der Menschheit kombiniert. Dabei wurden Himmelskörper ins Visier genommen, die ihre Bahnen weit außerhalb der Neptunbahn ziehen. Diese Region beherbergt die sogenannten Transneptunischen Objekte, kurz TNOs, bei denen es sich um eisige und Gesteinsreste aus der Entstehungsphase des Planetensystems handelt. Für die erste Zeit nutzten Wissenschaftler die gemeinsame Kraft von NASA-Teleskopen, um einige der am weitesten entfernten Körper in unserem Sonnensystem zu untersuchen. Einige davon sind die kleinsten und lichtschwächsten, die jemals direkt gesehen wurden. Diese Objekte sind typischerweise kleine, lichtschwache, eisige Körper, die die Sonne jenseits der Neptunbahn umkreisen. Die meisten davon sind mehr als 100 Millionen Mal dunkler als Objekte, die für das bloße Auge sichtbar sind.
Um die extrem lichtschwachen Körper überhaupt sichtbar zu machen, richteten die Astronomen das Hubble-Weltraumteleskop sowie das James-Webb-Weltraumteleskop gleichzeitig auf denselben Himmelsausschnitt, wobei Hubble das sichtbare Licht der TNOs und Webb deren Infrarotlicht beobachtete. In zwei ergänzenden Papieren, die am Dienstag in The Astronomical Journal veröffentlicht wurden, analysierten Teams die Farbe, Zusammensetzung und Größenverteilung von 27 neu entdeckten, winzigen und dunklen TNOs. Die größte Hürde für die Forscher besteht darin, dass diese eisigen Objekte sehr weit von der Erde entfernt sind und sich in der Region jenseits von Neptun befinden. Sie sind zudem sehr dunkel und äußerst klein.
Dynamisch heiße und kalte Populationen im Vergleich
Die koordinierten Messungen konzentrierten sich auf die Untersuchung eines Himmelsausschnitts, wobei Teams unter der Leitung von Doktoranden der University of Victoria in Canada unter der Anleitung des National Research Council of Canada sowie der Northern Arizona University in Flagstaff beteiligt waren. Das Forscherteam maß die Farben der Objekte, die wie ein Fingerabdruck der Oberflächenzusammensetzung wirken, sowie deren Größen und bestimmte ihre Umlaufbahnen.
Entgegen früheren Annahmen machten die Forscher unerwartete Entdeckungen. Die Forscher fanden unerwartet weniger kleine TNOs als erwartet, und die Farben dieser Körper folgten denselben Beziehungen wie ihre größeren Familienmitglieder.
Anastasia Morgan, Doktorandin an der Northern Arizona University und Leiterin der Studie zu Farbe und Zusammensetzung, erklärte, man könne sich ein Szenario vorstellen, in dem Stöße und Fragmentierung die Oberflächenzusammensetzung verändern, sodass man bei winzigen TNOs im Vergleich zu ihren größeren Verwandten eine andere Oberflächenfarbe sehen würde.
Einblicke in die Entstehung von Planetesimalen
Diese Klasse kleiner Körper bietet den besten Blick in ein frühes Stadium der Planetenbildung, als eine Scheibe aus Staub und Kieselsteinen in der Umlaufbahn um die Sonne zu stadtgroßen „Planetesimalen“ verschmolz – den festen Bausteinen, die sich zu Planetesimalen zusammenklumpen –, aber noch nicht zu vollwertigen Welten verschmolzen war. Jenseits von Neptun passierte diese zweite Stufe nie und hinterließ eine gefrorene Population von Planetesimalen.
Die Auswertung ergab zudem, dass die Eigenschaften dieser fernen, eisigen und steinigen Körper Überbleibsel aus der Bildung des Sonnensystems sind. Das macht sie für Wissenschaftler sehr interessant, da ihre Untersuchung uns helfen kann zu verstehen, wie sich das Sonnensystem gebildet hat und wie die Bedingungen waren, als es sehr jung war.
Marielle Eduardo, Doktorandin an der University of Victoria und Hauptautorin der Studie zur Größenverteilung, erklärte, es sei äußerst interessant, dass der Prozess der Planetesimalbildung am Ende für kalte und heiße Populationen dieselbe Größenverteilung hervorbringe, obwohl sie sich in unterschiedlichen Regionen des frühen Sonnensystems gebildet hätten.
Die Wissenschaftler fanden allerdings weniger dieser winzigen Körper vor, als manche gängige Planetenentstehungsmodelle vorausgesagt hatten. Dennoch bestätigen die Beobachtungen, dass diese ferngelegenen Relikte als intakte Zeugen der kosmischen Vergangenheit dienen und Hinweise darauf liefern, wie sich auch andere Planetensysteme im Universum bilden.
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