Chariklo: Die kleinste aller Ringwelten

Video7. Mai 2017, 12:00
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Der Asteroid hat 2014 Astronomen als Ringträger verblüfft. Und es muss irgendeinen noch unbekannten Faktor geben, der sein Ringsystem stabil hält

illustration: apa/epa/l. calcada / nick rising
(10199) Chariklo: ein Asteroid mit Ringsystem.

Washington – Seit der letzten Aprilwoche ist die Cassini-Sonde von NASA und ESA damit beschäftigt, zwischen dem Saturn und dessen Ringen durchzutauchen. Es sind die imposantesten Ringe unseres Sonnensystems, aber beileibe nicht die einzigen: Alle vier Gasriesen haben ein Ringsystem. Diejenigen von Jupiter, Uranus und Neptun sind allerdings viel dunkler und schwächer ausgeprägt, weshalb sie erst in den 1970er und 1980er Jahren zweifelsfrei identifiziert werden konnten.

Auch Gesteinsplaneten könnten theoretisch vorübergehend zu Ringträgern werden: Als die Ur-Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren mit einem marsgroßen Planeten zusammenstieß, legten sich die Trümmer für kurze Zeit um die neue, größere Erde, ehe sie – nach kosmischen Maßstäben äußerst schnell – zum Mond verklumpten. So will es zumindest eine gängige astronomische Hypothese, die William K. Hartmann und Donald R. Davis in den 1970er Jahren aufstellten.

Erst heuer präsentierten Forscher der Purdue University ihre Hypothese, dass auch der Mars einmal ein Ringplanet gewesen sein könnte – und zwar gleich mehrmals. Ihre Untersuchungen des kleinen Marsmonds Phobos führten sie zum Schluss, dass Phobos der Nachfolger eines früheren Monds sein könnte, der von den Gezeitenkräften seines Planeten auseinandergerissen wurde. Die Trümmer bildeten einen Ring, der sich später wieder zu einem Mond ansammelte. Dieser hypothetische Zyklus könnte sich mehrmals abgespielt haben und auch in Zukunft weitergehen.

illustration: shugo michikoshi, eiichiro kokubo, hirotaka nakayama, 4d2u project, naoj
Die Ringe gemäß der japanischen Simulation.

Niemand hätte allerdings damit gerechnet, dass auch eine sehr viel kleinere Welt Ringe aufweisen könnte. Aber genau damit verblüffte 2014 der Asteroid (10199) Chariklo Astronomen. Als sogenannter Zentaur befindet sich Chariklo nicht im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, sondern kreist zwischen den Bahnen von Jupiter und Neptun um die Sonne.

Er – oder wenn man nach seinem Namensvorbild aus der griechischen Mythologie geht, eigentlich sie – hat einen mittleren Durchmesser von etwa 250 Kilometern und ist von zwei jeweils mehrere Kilometer dicken Ringen aus Wassereis umgeben. Der äußere Durchmesser des Ringsystems beträgt 810 Kilometer – wie es zustande kommen konnte, ist unbekannt.

Und auch die Stabilität des Ringsystems gibt Rätsel auf. Eine japanische Forschergruppe um Shugo Michikoshi und Eiichiro Kokubo hat sich der Antwort mithilfe von Simulationen anzunähern versucht. Die Forscher weisen darauf hin, dass man bei der Größe der Teile, die einen Ring ausmachen, oft auf schieres Raten angewiesen ist. Die Palette reicht von Staubkorngröße bis zu einigen Metern.

国立天文台天文シミュレーションプロジェクト(cfca)
Und nun das Ganze in Bewegung.

Für Berechnungen zur Interaktion der einzelnen Partikel innerhalb eines Rings wird oft eine unrealistische Größe genommen, weil sich damit leichter rechnen lässt – oder es wird nur ein Teil des Rings simuliert. Michikoshi und Kokubo hingegen verwendeten den Supercomputer ATERUI*1 am Nationalen Astronomischen Observatorium Japans, um ein umfassenderes Bild zu erhalten. Es galt, die Bahnen von 345 Millionen Partikeln mit einer als realistisch empfundenen Größe von einigen Metern zu kalkulieren.

In ihrem Modell kamen die Forscher zum Ergebnis, dass das Wechselspiel der Gravitationskräfte binnen kurzer Zeit die Ringe zerstören müsste – und zwar wirklich kurz: Sie hätten demnach nur ein bis einhundert Jahre Bestand und es wäre ein großer Zufall, dass wir diese Momentaufnahme sehen können.

Die Forscher kommen auf zwei Möglichkeiten, wie das Ringsystem länger Bestand haben kann. Entweder sind die Ringpartikel sehr viel kleiner als gedacht – haben sie nur wenige Millimeter Durchmesser, könnte ein solcher Ring zehn Millionen Jahre bestehen. Oder da ist ein noch unbekannter "Hirte" im Spiel: ein kleiner sogenannter Schäfermond, der durch seine Gravitation die beiden Chariklo-Ringe auseinander und jeweils stabil hält. Mehrere solcher Schäfermonde sorgen auch dafür, dass der Saturn sein Ringsystem in dessen komplexer gegenwärtiger Form behält. Welcher Faktor beim Zentauren im Spiel ist, muss vorerst noch offen bleiben.

illustration: apa/epa/l. calcada / nick rising
Ungefähr so würde sich das eisige Band von Chariklo aus präsentieren.

Den Titel "kleinste Ringwelt" könnte Chariklo indes bald verlieren. Auch beim Asteroiden 2060 Chiron, einem weiteren Zentauren, vermuten Astronomen mittlerweile Ringe – und der ist noch ein paar Kilometer kleiner als Chariklo. Diese Vermutung basiert auf Messdaten einer Beobachtung, bei der Chiron einen Stern verdeckte. Ein hundertprozentig gesicherter Nachweis von Ringen steht hier aber noch aus. (jdo, 7. 5. 2017)

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