Transneptunisches Objekt

Schematische Darstellung der Verteilung der Objekte am Rand des Sonnensystems, die Entfernung von der Sonne in AU (waagrechte Achse) ist gegen die Bahnneigung (senkrechte Achse) abgetragen. (gelb: Zentauren, rot: resonante KBO, blau: Cubewanos, grau: SDO)

Vergleich der größten transneptunischen Objekte mit der Erde (Pluto-System: Aufnahmen von New Horizons; ansonsten künstlerische Darstellungen). Um zum entsprechenden Artikel zu kommen, auf das Objekt klicken (große Darstellung).

Als transneptunisches Objekt (TNO) oder auch seltener Transneptun bezeichnet man alle Himmelskörper des Sonnensystems, deren mittlere Umlaufbahn eine große Halbachse von mehr als 30 AE hat und damit jenseits der Bahn des äußersten Gasplaneten Neptun liegt.

Im Kuipergürtel befindliche Objekte sind eine Teilmenge der TNO und werden auch als Kuipergürtelobjekte (KBO, von englisch Kuiper belt object) bezeichnet. Heute kennt man circa 3300 TNO, vermutet aber allein einige zehntausend Objekte, deren Durchmesser 100 km überschreitet.

Geschichte

Von etwa 1900 bis 1930 stand das Wort Transneptun für einen hypothetischen neunten Planeten, der (irrtümlich) für kleine Bahnstörungen der Planeten Uranus und Neptun verantwortlich gemacht wurde. Der Marsforscher Percival Lowell hatte lange selbst nach ihm gesucht und dafür das Lowell-Observatorium bei Flagstaff finanziert.

Pluto wurde am 18. Februar 1930 entdeckt und ist das einzige transneptunische Objekt, das für eine gewisse Zeit als Planet galt. Pluto wurde jedoch 2006 auf den Rang eines Zwergplaneten herabgestuft. Ab etwa 1950 suchte man nach einem Transpluto, jedoch wählte man 1977, nach der Entdeckung des ersten Zentauren, Chiron, eine andere Terminologie.

Viele transneptunische Objekte sind nicht sehr groß, dunkel und schwer zu erkennen. Die Erforschung der transneptunischen Objekte befindet sich noch in ihren Anfängen. Jedes Jahr werden viele Objekte neu entdeckt. Neue und größere Teleskope und computergestützte Bildauswertung ermöglichen neue Erkenntnisse über diese Objekte in schneller Folge. Zur Erklärung der Befunde wurden verschiedene, teils untereinander widersprüchliche Theorien aufgestellt, über die bisher keine Einigung besteht.

Die Raumsonde New Horizons konnte Pluto und den Kuipergürtel genauer untersuchen und brachte damit neue Erkenntnisse über diesen Bereich des Sonnensystems.

Eigenschaften

Die bisher entdeckten transneptunischen Objekte sind in ihrer Zusammensetzung kometenähnlich. Viele bekannte Kometen stammen nach Bahn-Messungen seit den 1970er Jahren eher aus dem Kuipergürtel als, wie lange Zeit vermutet, aus der Oortschen Wolke. Die Transneptune werden als spezielle Gruppe der Asteroiden angesehen und unterscheiden sich von jenen im Hauptgürtel vor allem durch

• ihre sonnenferneren und oft sehr langgestreckten Umlaufbahnen
• ihre oft kohlenartige dunkle Farbe (Albedo nur etwa 0,04 – 0,2)
• ihre Zusammensetzung aus Lockergestein und Eis, die gleichzeitig den Übergang zu Kometenkernen darstellt.

Objekttypen

Die Transneptune umlaufen die Sonne größtenteils im Kuipergürtel zwischen 30 und 55 AE und gliedern sich in verschiedene Gruppen anhand ihrer Umlaufbahnen. Weiterhin wird zwischen „kalten“ und „heißen“ Objekten unterschieden. Die Bezeichnung als „kalt“ und „heiß“ beruht nicht auf einem Temperaturunterschied, sondern auf dem dynamischen Verhalten in Analogie zu Teilchen in einem Gas, die ihre Relativgeschwindigkeit erhöhen, wenn sie erhitzt werden.

• Kalte Objekte zeigen wenig Anzeichen von Bahnstörungen, haben eine wenig exzentrische und näherungsweise kreisförmige Umlaufbahn und bewegen sich auf einer Bahn nahe der Ekliptik
• Heiße Objekte sind solche, die durch Einflüsse anderer Himmelskörper deutlich von einer Kreisbahn in der Ekliptik abweichen und hohe Exzentrizität oder hohe Inklination aufweisen

Resonante KBO

Ein Drittel aller Kuipergürtel-Objekte steht in verschiedenen Bahnresonanzen zum Planeten Neptun. Ihre Umlaufzeiten stehen also in einem einfachen Zahlenverhältnis zu der des Neptun von 164,79 Jahren. Gemäß dem dritten Keplerschen Gesetz haben Objekte mit gleicher Bahnresonanz auch ähnlich große Halbachsen. Die übrigen Bahnelemente wie deren Form (Exzentrizität) und deren Lage (Inklination, Länge des aufsteigenden Knotens und Argument der Periapsis) sind jedoch sehr verschieden. Häufige Resonanzen sind:

Reso­nanz	Umlauf­zeit 1 (Jahre)	große Halb­achse 1(AE)	Bezeich­nung	Beispiele
2:3	247	39,4	Plutino	Pluto, Ixion, Huya, 2003 VS2, Orcus, Achlys
3:5	275	42,3		1994 JS, 2001 YH140, 2003 US292
4:7	288	43,6		1999 HT11, 2000 OY51, 2001 KP77, 2002 PA149, 1999 CD158
1:2	330	47,7	Twotino	1996 TR66, 1998 SM165, 2002 WC19, 2000 JG81, 1999 RB216
2:5	412	55,4		1998 WA31, 2002 TC302, 2001 KC77, 2002 GG32, 2003 UY117
1:3	494	62,5		2003 LG7, 2005 EO297

 

Näherung. Es gibt auch Einflüsse anderer Objekte auf die Bahnen, woraus sich Streuungen ergeben.

Die Plutinos sind nach ihrem als erstem entdeckten Mitglied Pluto benannt. Twotinos sind eine Abwandlung dieses Begriffes entsprechend dem Zahlenverhältnis 2:1.

Klassische KBO (Cubewanos)

Eine weitere Kategorie bilden die Cubewanos (oder „klassische KBO“, CKBO). Cubewanos weisen keine Bahnresonanz mit den äußeren Planeten auf. Die Gruppe ist benannt nach 1992 QB₁, dem ersten entdeckten Objekt dieser Gruppe, das später Albion genannt wurde. Die Objekte bewegen sich mit kleinen Exzentrizitäten auf nahezu kreisförmigen Bahnen zwischen 42 und 50 AE mit Bahnneigungen von bis zu 30°. Etwa 2/3 der bekannten KBO bewegen sich auf einer solchen kreisähnlichen Bahn um die Sonne. Zu dieser Gruppe gehören die 1000-km-Objekte Quaoar und Varuna.

Gestreute KBO

Gestreute KBO (oder Scattered Disk Objects, SDO) bewegen sich mit großen Exzentrizitäten auf Bahnen mit Perihel nahe 35 AE und Aphel bis einige hundert AE. Bis jetzt sind circa 500 dieser gestreuten KBO bekannt (zum Beispiel (15874) 1996 TL₆₆ mit einer stark elliptischen Bahn und einer Bahnneigung von 24°), wohl erst ein winziger Bruchteil der tatsächlich existierenden.

Detached Objects

Die Bahnen einiger transneptunischer Objekte können nicht allein mittels Streuung durch Neptun erklärt werden. Diese „freistehenden Objekte“ (englisch „Detached Objects“ (DO) oder „Distant Detached Objects“ (DDO)) haben ein Perihel von mehr als 40 AE, was nicht durch Neptuns Gravitation verursacht sein kann. Die Erklärungsansätze beinhalten eine Störung von außerhalb des Kuipergürtels, z. B. durch einen vorbeifliegenden Stern oder einen außerhalb des Gürtels befindlichen Planeten. Gegenwärtig sind etwa 60 bekannt.

Sednoiden

Ende 2003 wurde mit Sedna ein Objekt in seinerzeit dreifacher Pluto-Entfernung entdeckt, das sich auf einer äußerst langgezogenen Ellipse weit außerhalb des Kuipergürtels, aber noch nicht in der Oortschen Wolke bewegt und einen neuen Prototyp darstellt. Es ist rund 995 km groß und wurde nach der zentralen Meeresgöttin der Inuit Sedna benannt. Man fand 2012 VP₁₁₃ und später weitere Objekte mit ähnlichen Bahnelementen.

Die Ausrichtung ihrer Apsidenlinien und ihre ähnliche Inklination führten Konstantin Batygin und Michael E. Brown zu dem Schluss, ein noch nicht entdeckter „Planet Neun“ erzwinge die gleichförmige Ausrichtung der Umlaufbahnen dieser DDO. Eine allgemein akzeptierte Theorie dazu gibt es bisher jedoch noch nicht.

Bahnparameter hoch-extremer transneptunischer Objekte mit Perihelien > 50 AE und großen Halbachsen > 150 AE

Objekt	große Halb­achse a (AE)	Exzen­trizität e	Perihel q (AE)	Aphel Q (AE)	Inkli­nation i (°)	Argument der Periapsis (°)	Länge des aufst. Knotens Ω (°)	Umlauf­zeit T (Jahre)	Absolute Helligkeit H (mag)
Sedna	551,9	0,862	76,26	1027,6	11,93	310,94	144,44	13.000	1,49
2012 VP113	271,5	0,703	80,62	462,5	24,00	294,26	90,90	4.470	4,05
Leleākūhonua	1300	0,950	64,93	2534	11,68	117,79	301,12	46.800	5,57
2019 EE6	165,5	0,549	74,67	256,3	162,95	44,76	201,04	2.130	6,39
2023 KQ14	245,4	0,732	65,87	425,0	11,01	198,95	72,07	3.850	6,73
2021 RR205	1019	0,945	55,64	1983	7,66	208,80	108,44	32.500	6,74
2020 MQ53	25000	0,998	53,45	50000	72,91	29,48	287,14	400.000	8,65

Bekannte Objekte

Die hellsten bekannten TNO (mit absoluter Helligkeit ≤ 4,0):

Legende zur nachfolgenden Tabelle (Bedeutung der Spalten)

Name	Eigenname
MV	Absolute Helligkeit
A	Albedo
D	Äquatordurchmesser (in km)
a	Große Halbachse (in AE)
e	Numerische Exzentrizität
i	Bahnneigung (in Grad)
T	Umlaufdauer (in Erdjahren)
Gr	Gruppe ANO = Anomalie CKBO = Cubewano KBO = Kuipergürtelobjekt (allgemein) PLU = Plutino SDO = Scattered Disk Object
EJ	Jahr der Entdeckung

Name	MV	A	D	a	e	i	T	Gr	EJ
Eris	−1,2	0,85 ± 0,07	2326	068,05	0,436	43,8	00.561	SDO	2005
Pluto	−0,5	0,49 – 0,66	2376	039,59	0,252	17,2	00.249	PLU	1930
Makemake	−0,2	0,77 ± 0,03	1502 ± 45äqu × 1430 ± 9pol	045,45	0,162	29,0	00.306	KBO	2005
Haumea	–0,2	0,8 ± 0,07	2100 × 1680 × 1070	042,96	0,197	28,2	00.282	KBO	2005
Sedna	–1,5	0,32 ± 0,06	0995 ± 80	552	0,862	11,9	13.000	ANO	2003
Gonggong	–1,8	0,089  +0,031−0,009	1230	066,94	0,502	30,8	00.548	SDO	2007
Orcus	–2,2	0,23	0917 ± 25	039,29	0,223	20,6	00.246	PLU	2004
Quaoar	–2,4	0,10 ± 0,03	1090	043,16	0,037	08,0	00.284	CKBO	2002
Chiminigagua	–3,1	-	0742	058,78	0,393	33,2	00.451	SDO	2013
Aya	–3,4	0,112 ± 0,012	0768 ± 38	047,22	0,127	24,4	00.324	CKBO	2002
Gǃkúnǁʼhòmdímà	–3,5	0,167  +0,058−0,038	0642	074,58	0,496	23,3	00.644	SDO (DO)	2007
Varda	–3,5	0,102 ± 0,024	0740	045,55	0,144	21,5	00.307	KBO	2003
Ixion	–3,5	0,141 ± 0,011	0710	039,37	0,245	19,7	00.247	PLU	2001
2014 UZ224	–3,5	-	0635	038,70	0,648	26,8	00.1150	SDO	2014
2002 TX300	–3,5	0,88  +0,015−0,008	0286 ± 10	043,53	0,122	25,9	00.287	CKBO	2002
2017 OF201	–3,5	-	-	0878,9	0,949	16,2	00.26000	SDO	2025
2021 DR15	–3,6	-	-	067,64	0,432	30,5	00.556	SDO	2021
Máni	–3,6	0,051  +0,036−0,022	0796	041,62	0,149	17,7	00.269	KBO	2002
Ritona	–3,7	0,11	0679  +55−73	041,61	0,025	19,3	00.268	CKBO?	2005
Achlys	–3,7	0,107  +0,023−0,016	940 × 766 × 490	039,59	0,175	13,5	00.249	KBO	2003
2005 QU182	–3,8	-	0420	0112,7	0,671	14,0	00.1200	SDO	2005
Varuna	–3,8	0,127 ± 0,04	0654	043,14	0,054	17,1	00.283	CKBO	2000
2010 RF43	–3,8	-	-	049,36	0,244	30,6	00.347	SDO	2010
Uni	–3,8	0,107  +0,005−0,008	0665 ± 29	043,00	0,146	19,4	00.282	CKBO	2002
2014 EZ51	–3,9	-	0600	051,85	0,229	10,3	00.373	SDO	2014
2010 JO179	–3,9	-	0600	077,77	0,497	32,1	00.686	SDO	2010
2002 TC302	–3,9	0,115  +0,047−0,033	0500	055,86	0,299	35,0	00.418	SDO	2002
2005 UQ513	–3,9	0,202  +0,084−0,049	0498  +63−75	043,58	0,144	25,7	00.288	CKBO	2005
2018 VG18	–3,9	-	-	082	0,523	24,1	00.743	SDO	2018
Goibniu	–4,0	0,0770  +0,0084−0,0077	0680 ± 34	041,77	0,075	22,0	00.270	CKBO?	2004
2015 RR245	–4,0	-	0670	082,85	0,590	07,5	00.754	SDO	2015
2003 VS2	–4,0	-	0524	039,72	0,082	14,8	00.250	PLU	2003

Besonders weit entfernte Objekte

Transneptunische Objekte mit Aphelen Q > 1000 AU

Objekt	Q (AE)	a (AE)	e	q (AE)	i (°)	T (a)
(90377) Sedna	1007	542	0,859002	76,37	11,93	12606 ± 6
2013 RA109	1008	527	0,912660	46,04	12,40	12100 ± 50
2012 KA51	1016	510	0,990463	4,87	70,86	11530 ± 170
2013 GW141	1033	528	0,955462	23,52	32,13	12135 ± 11
2015 SA57	1052	534	0,970786	15,60	45,35	12339 ± 9
(523622) 2007 TG422	1119	577	0,938392	35,56	18,59	13867 ± 12
2015 KG163	1242	641	0,936846	40,49	14,02	16235 ± 141
2002 RN109	1295	649	0,995881	2,67	58,42	16500 ± 1000
(87269) 2000 OO67	1327	674	0,969107	20,82	20,07	17491 ± 15
A/2018 W3	1342	673	0,993624	4,29	104,80	17457 ± 200
A/2021 E4	1389	697	0,993288	4,68	116,36	18388 ± 23
2021 DK18	1426	735	0,939482	44,49	15,45	19900 ± 2600
2005 VX3	1717	861	0,995210	4,12	112,65	25250 ± 6500
2013 SY99	1719	884	0,943428	50,04	4,21	26300 ± 1100
2012 DR30	1878	946	0,984657	14,52	78,00	29100 ± 30
A/2022 B3	1957	980	0,996228	3,70	132,06	30700 ± 270
(308933) 2006 SQ372	2062	1043	0,976773	24,23	19,42	33700 ± 40
2019 EU5	2108	1077	0,956580	46,78	18,20	35400 ± 11400
A/2019 N2	2115	1059	0,998163	1,94	89,43	34400 ± 16800
2013 BL76	2261	1135	0,992594	8,40	98,57	38230 ± 60
2021 RR205	2315	1185	0,953043	55,65	7,64	40800 ± 1300
2017 MB7	2420	1212	0,996335	4,44	55,86	42200 ± 840
(541132) Leleākūhonua	2713	1389	0,953161	65,07	11,67	51800 ± 10300
2014 FE72	3560	1798	0,980029	35,90	20,67	76200 ± 7100
A/2024 D1	3876	1941	0,996546	6,71	132,46	85500 ± 81300
2010 LN135	20162	10082	0,999828	1,73	64,70	1010000 ± 450000
A/2020 M4	29020	14513	0,999590	5,95	160,13	1748000 ± 38000

Siehe auch

• Liste von transneptunischen Objekten

Literatur

• David C. Jewitt u. a.: Trans-Neptunian objects and comets. Springer, Berlin 2008, ISBN 978-3-540-71957-1.
• John K. Davies: Beyond Pluto – exploring the outer limits of the solar system. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2001, ISBN 0-521-80019-6.
• Alan Fitzsimmons u. a.: Minor bodies in the outer solar system. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-41152-6.

Weblinks

Commons: Transneptunische Objekte – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Astro Corner: Trans-Neptun-Objekte
• List Of Transneptunian Objects (englisch)