(136199) Eris

2003 UB₃₁₃ (inoffiziell auch Xena) ist ein Objekt des Kuipergürtels (Kuiper Belt Object, KBO), das größer ist als Pluto und von der NASA und vielen Medien als „Zehnter Planet“ bezeichnet wird; jedoch wurde dieser Status bislang nicht von der IAU anerkannt. Es befindet sich momentan in einer Entfernung von 97 AE (14,5 Milliarden km) und bewegt sich auf einer stark exzentrischen und geneigten Bahn um die Sonne. 2003 UB₃₁₃ zählt aufgrund seiner hohen Exzentrizität zu den gestreuten KBOs (Scattered disk objects, SDO).

Entdeckung

Das Kuipergürtel-Objekt 2003 UB₃₁₃ wurde von Mike Brown (CalTech), Chad Trujillo (Gemini-Observatorium) und David Rabinowitz (Yale-Universität) entdeckt, also von denselben Astronomen, denen zuvor die Entdeckungen der großen Transneptune (50000) Quaoar, (90377) Sedna und (90482) Orcus gelungen sind. Das Objekt wurde auf CCD-Aufnahmen gefunden, die bereits am 31. Oktober 2003 mit dem 1,2 m Schmidt-Teleskop am Mount Palomar Observatorium gewonnen wurden. Aufgrund seiner langsamen Bewegung wurde es bei der ursprünglichen Verarbeitung der Bilder aber nicht erkannt. Bei einer neuerlichen Auswertung der Aufnahmen wurde das Objekt am 5. Januar 2005 schließlich aufgefunden.

Die Entdeckung sollte ursprünglich erst später, nach weiteren Beobachtungen, öffentlich gemacht werden. Nachdem aber bekannt wurde, dass die Ausrichtung eines der Teleskope, das die Entdecker zur Beobachtung von 2003 UB₃₁₃ benutzt hatten, über eine öffentliche Internetseite abgefragt werden konnte, gingen die Forscher am 29. Juli 2005 vorzeitig an die Öffentlichkeit. Nur 19 Stunden zuvor hatten spanische Astronomen ihre Entdeckung von 2003 EL₆₁ bekannt gemacht, das die Gruppe um Brown auch unabhängig davon im Jahr 2004 gefunden, aber bis dahin nicht veröffentlicht hatte. Am gleichen Tag publizierte Browns Gruppe auch die Entdeckung von 2005 FY₉, so dass die Entdeckungen von drei großen Objekten des Kuipergürtels innerhalb nur eines Tages bekannt wurden.

Vor kurzem wurde ein etwa 60 mal kleinerer Begleiter des Kuipergürtelobjekts entdeckt, dessen Umlaufbahn nun vermessen wird. Anhand dieser Umlaufbahn erhoffen sich die Wissenschaftler wichtige Erkenntnisse über die Masse von 2003 UB₃₁₃.

Namensgebung

Solange der Status, ob 2003 UB₃₁₃ ein Planet oder ein Asteroid ist, nicht geklärt ist, wird dem Objekt kein endgültiger Name zugewiesen werden. Die nach Charakteren der Fernsehserie Xena gewählten Arbeitsbezeichnungen Xena für 2003 UB₃₁₃ und Gabrielle für den Mond, die von der Entdecker-Arbeitsgruppe verwendet werden, sind nicht offiziell anerkannt.

Der provisorische Name 2003 UB₃₁₃ folgt den Regeln zur Benennung von Asteroiden und besagt, dass es sich um den 7827ten Asteroiden handelt, der in der zweiten Oktoberhälfte 2003 entdeckt wurde. (Das „U“ steht für die zweite Oktoberhälfte und die 313 besagt, dass das Alphabet ohne „I“ 313mal durchlaufen wurde, für das „B“ wird 2 hinzuaddiert. Also 2 + 313×25 = 7827.)

Der zehnte Planet?

Wie bereits Quaoar und Sedna wird auch 2003 UB₃₁₃ in den Medien als zehnter Planet betitelt. Auch ihre Entdecker und die NASA bezeichnen ihn als solchen. Eine solche Einordnung erscheint plausibel, da 2003 UB₃₁₃ größer ist als Pluto und andere Kriterien wie Exzentrizität oder die Bedingung, dass ein Planet eine größere Masse als alle anderen Objekte in seinem Orbit zusammen haben muss, bereits bei diesem ausgesetzt wurden. Allerdings tendieren viele Astronomen schon seit Ende der 1990er dazu, selbst Pluto nicht mehr zu den Planeten zu zählen, sondern bezeichneten ihn als das bis dahin größte transneptunische Objekt.

Die Entdeckung von 2003 UB₃₁₃ entfachte von neuem die Debatte, anhand welcher Merkmale Himmelskörper als Planet gezählt werden. Nach den oben genannten Kriterien wären weder Pluto noch 2003 UB₃₁₃ Planeten, andererseits könnte man diese auch fallenlassen und beide als solche zählen. Andere schlagen vor, aus historischen Gründen nur Pluto als Planet zu zählen.

Die IAU erkennt 2003 UB₃₁₃ bisher nicht den Status eines Planeten zu. Die IAU will nach eigenen Angaben im September 2006 eine Definition für Planeten veröffentlichen.

Größe

Datei:2003 UB313 photos.jpg

Die Bilderserie, die am 31. Oktober 2003 mit dem Samuel Oschin Telescope am Palomar Observatory aufgenommen wurde, und auf der 2003 UB₃₁₃ entdeckt wurde. 2003 UB₃₁₃ ist weiß eingekreist und bewegt sich vor dem Sternenhintergrund. Zwischen den einzelnen Bildern liegen 90 Minuten.

Um die Größe eines Objekts genau zu bestimmen, müssen sowohl seine Entfernung als auch seine Albedo bekannt sein. Ist dies der Fall, so lässt sich aus der scheinbaren Helligkeit seine Größe berechnen, wobei eine geringere Albedo eine höhere Größe bedeutet.

Jedoch würde 2003 UB₃₁₃ selbst bei einer maximalen Albedo von 1, also wenn es sämtliches Licht reflektieren würde, nach Browns Berechnungen noch mindestens genauso groß wie Pluto sein. In ersten Meldungen hieß es, sein Durchmesser würde unter 3200 km liegen, da das Spitzer-Weltraumteleskop nicht in der Lage war, es aufzufinden – inzwischen stellte sich jedoch heraus, dass das Teleskop durch einen Bedienungsfehler nicht auf das Objekt ausgerichtet war. Nach Angaben von Mike Brown wurden die für Ende August 2005 angekündigten neuen Beobachtungen mit dem Spitzer-Weltraumteleskop durchgeführt. Deren Daten werden derzeit analysiert.

Dem Entdeckerteam wurde nun Beobachtungszeit am Hubble-Weltraumteleskop zugesprochen, mit dessen Hilfe sie die Größe des Objekts genauer bestimmen wollen. Mit einer Entfernung von 97 AE und einem Durchmesser von etwa 3000 km ergibt sich eine scheinbare Größe von 0,04". Diese Größe wird sich mit Hilfe von Hubble, obwohl sie bereits an die Grenzen von dessen Leistungsfähigkeit stößt, und speziellen Bildverarbeitungstechniken wie Dekonvolution genauer bestimmen lassen. Mit dieser Methode gelang es bereits, das Kuipergürtel-Objekt Quaoar mit einer Genauigkeit von ± 50 km zu vermessen, dieses ist jedoch noch nicht einmal halb so weit von der Erde entfernt wie 2003 UB₃₁₃

Die derzeit genaueste Messung der Größe gelang Radioastronomen des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn. Mit Hilfe des IRAM-Radioteleskops am Pico Veleta in Südspanien konnten sie die Wärmestrahlung von 2003 UB₃₁₃ messen. In Kombination mit optischen Beobachtungen lässt sich so das Albedo zu 0,60 ± 0,11 und der Durchmesser mit 3000 ± 320 Kilometer bestimmen. Damit ist Xena etwa 300 bis 900 Kilometer größer als Pluto. Nach Aussage eines der beteiligten Astronomen besteht sogar eine Wahrscheinlichkeit von 10%, dass 2003 UB₃₁₃ größer ist als der Erdmond.

Mond

Mittels adaptiver Optik entdeckte Brown am Keck-Observatorium am 10. September 2005 einen Mond von 2003 UB₃₁₃, den er vorläufig und inoffiziell Gabrielle taufte. Der Trabant S/2005 (2003 UB₃₁₃) 1 (offizieller Name) ist etwa 60-mal lichtschwächer als 2003 UB₃₁₃. Sein geschätzter Durchmesser beträgt 250 km, seine Umlaufdauer 14 Tage. Die Entdeckung dieses Mondes ist besonders interessant, da man durch seine Geschwindigkeit Rückschlüsse auf die Masse von 2003 UB₃₁₃ ziehen kann.

Bahn

Bahn von 2003 UB₃₁₃

Ein Sonnenumlauf, also ein "Jahr" auf 2003 UB₃₁₃, entspricht etwa 560 Erdenjahren. Die Bahn, nicht unüblich für ein Objekt des Kuipergürtels, ist hochgradig exzentrisch (numerische Exzentrizität 0,44). So liegt das Perihel seiner Bahn lediglich bei 37 AE. Dabei kann er zeitweilig der Sonne näher stehen als Pluto, dessen Aphel bei 49 AE liegt. Derzeit befindet sich 2003 UB₃₁₃ nahe dem Aphel seiner Bahn, etwa 97 AE von der Sonne entfernt. Das entspricht einer Distanz von etwa 13,5 Lichtstunden.

Eine weitere Besonderheit ist, dass die Bahn von 2003 UB₃₁₃ um 44° gegenüber der Ekliptik geneigt ist, was für einen Körper dieser Größe recht ungewöhnlich ist und auch wahrscheinlich die Erklärung für seine späte Entdeckung ist. Die meisten Suchprogramme für KBOs oder andere Asteroiden beschränken sich auf Positionen in der ungefähren Umgebung der Ekliptik, da dort auch der Großteil der Materie des Sonnensystems konzentriert liegt. Möglicherweise wurde es durch den gravitativen Einfluss Neptuns in diese Bahn „geschleudert“.

Aufbau

Vergleich der Spektren von 2003 UB₃₁₃ (rot) und Pluto (schwarz). Die Pfeile weisen auf Absorptionsbanden von Methan hin.

Einige Quellen sprechen von einer Zusammensetzung von ungefähr 70 Prozent Gestein und 30 Prozent gefrorenem Wasser. Solange aber weder Masse noch Durchmesser genauer bekannt sind, sollten solche Angaben eher skeptisch betrachtet werden. Spektroskopische Beobachtungen am Gemini-Observatorium auf Hawaii weisen außerdem auf das Vorhandensein von gefrorenem Methan auf der Oberfläche von 2003 UB₃₁₃ hin. Diese würde somit der von Pluto ähneln, was auch durch die, aufgrund der geringen Größe zu vermutende, hohe Albedo bekräftigt wird. Damit zeigt 2003 UB₃₁₃ mehr Ähnlichkeit mit Pluto und seinem Mond Charon als mit den anderen KBOs. Da Methan hochgradig flüchtig ist, kann das Objekt in seiner Vergangenheit zudem kaum weiter in das innere Sonnensystem vorgedrungen sein. Das Methan wäre sonst sublimiert und hätte sich verflüchtigt.

2003 UB₃₁₃ wäre außerdem groß genug, um ähnlich wie Pluto eine sehr dünne Atmosphäre aus Stickstoff, Methan oder Kohlenmonoxid zu halten. Diese würde periodisch mit der Umlaufdauer und damit dem Absinken der Oberflächentemperatur auf der Oberfläche resublimieren und beim erneuten Ansteigen der Temperatur wieder sublimieren und eine neue Atmosphäre bilden. Da 2003 UB₃₁₃ sich derzeit sehr nahe seines Aphels aufhält, wäre diese momentan jedoch nicht vorhanden.

Die Oberflächentemperatur von 2003 UB₃₁₃ wird auf 30 K (etwa -242 °C) geschätzt. Er ist damit noch einmal deutlich kälter als Pluto. Dies verdankt er vor allem seiner größeren Entfernung zur Sonne, da er aufgrund seiner (im Vergleich zu geologisch aktiven Planeten wie der Erde) geringen Größe und seiner Entstehung am äußeren Rand des Sonnensystems kaum nennenswerte innere Energiequellen besitzen kann. Auch die Gezeitenwärme des Mondes könnte geringen Einfluss auf die Temperatur nehmen, sollte dieser eine ausreichende Masse besitzen.

Literatur

• M.E. Brown, C.A. Trujillo, D.L. Rabinowitz: Discovery of a planetary-sized object in the scattered Kuiper belt. (Preprint-Veröffentl. auf Arxiv)
• Frank Bertoldi (u.a.): The trans-neptunian object UB313 is larger than Pluto. in: Nature. Macmillan Journals, London 439.2005, 7076, 563. ISSN 0028-0836

Weblinks

Commons: 2003 UB₃₁₃ – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Pressemitteilungen

• NASA-Funded Scientists Discover Tenth Planet (29.7.2005) (Englisch)
• Mitteilung der IAU bezüglich des Planetenstatus (Englisch)
• 2003 UB_{313 ist größer als Pluto (Presseerklärung des Max Plank Instituts)} pdf

Medienberichte

• Der zehnte Planet - oder auch nicht www.wissenschaft.de: Wie definiert man einen Planeten? Neuer Himmelskörper bringt frischen Schwung in alte Debatte
• Meldung von n-tv
• Astronomers Discover „10th Planet“ (skyandtelescope.com) (Englisch)
• Object Bigger than Pluto Discovered, Called 10th Planet (space.com) (Englisch)
• www.wissenschaft.de: Zehnter Planet "Xena" hat einen Mond mit dem Spitznamen "Gabrielle"
• Meldung des ORF

Weitere Informationen

• Mike Browns Web-Seite über 2003 UB₃₁₃ (Englisch)
• Umlaufbahn von 2003 UB₃₁₃ (Interaktives Java-Applet, Englisch)
• Samuel Oschin Telescope Surveys at Palomar Observatory (Englisch)

Himmelskörper im Sonnensystem