Pluto

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Dieser Artikel behandelt den Zwergplaneten Pluto, für weitere Bedeutungen von Pluto siehe Pluto (Begriffsklärung).
Zwergplanet
(134340) Pluto  Astronomisches Symbol des Pluto
Zwei Mal Pluto, fotografiert 1994 vom Hubble-Weltraumteleskop
Zwei Mal Pluto: Einzelaufnahme (oben) und aus mehreren Aufnahmen berechnetes Bild (unten), fotografiert 1994 vom Hubble-Weltraumteleskop
Eigenschaften des Orbits[1]
(Simulation)
Große Halbachse 39,482 AE
(5906,4 Mio. km)
Perihel – Aphel 29,658 – 49,305 AE
Exzentrizität 0,2488
Neigung der Bahnebene 17,16°
Siderische Umlaufzeit 247,68 a
Synodische Umlaufzeit 366,73 d
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit 4,72 km/s
Kleinster – größter Erdabstand 28,702 – 50,357 AE
Physikalische Eigenschaften[2][1]
Äquator- – Poldurchmesser* 2310 – 2310 km
Masse 1,25 × 1022 kg
Mittlere Dichte 1,75 g/cm3
Fallbeschleunigung* 0,58 m/s2
Fluchtgeschwindigkeit 1,2 km/s
Rotationsperiode −6 d 9 h 17 min 34 s
Neigung der Rotationsachse 122,53°
Geometrische Albedo 0,6
Max. scheinbare Helligkeit +13,65m
Eigenschaften der Atmosphäre
Druck* ≈ 3 · 10−6 bar
Temperatur*
Min. – Mittel – Max.
33 K (−240 °C)
44 K (−229 °C)
55 K (−218 °C)
Hauptbestandteile
*bezogen auf das Nullniveau des Zwergplaneten
Sonstiges
Monde 5
Entdecker C. Tombaugh
Datum der Entdeckung 18. Februar 1930
Größenvergleich
Größenvergleich zwischen den Paaren ErdeMond und Pluto–Charon (unten rechts) im gleichen Maßstab (Fotomontage)

Pluto ist ein Zwergplanet und das prominenteste Objekt des Kuipergürtels. Er ist nach dem römischen Gott der Unterwelt benannt. Das astronomische Symbol des Pluto ist Astronomisches Symbol des Pluto.

Pluto ist kleiner als der Erdmond (er hat etwa ein Drittel des Volumens des Erdmondes) und bewegt sich auf einer noch elliptischeren Bahn als Merkur um die Sonne. Von seiner Entdeckung am 18. Februar 1930 bis zur Neudefinition des Begriffs „Planet“ am 24. August 2006 durch die Internationale Astronomische Union (IAU) galt er als der neunte und äußerste Planet des Sonnensystems. In der Folge wurde Pluto von der IAU mit der Kleinplanetennummer 134340 versehen, sodass seine vollständige offizielle Bezeichnung nunmehr (134340) Pluto ist. Ferner wurden nach Pluto die neudefinierten Klassen der Plutoiden und der Plutinos benannt.

Im Januar 2006 wurde mit New Horizons erstmals eine Raumsonde zu Pluto ausgesandt. Es ist geplant, die Sonde im Juli 2015 in 9600 Kilometern Entfernung an Pluto und in 27.000 Kilometern Entfernung an dessen Mond Charon vorbeifliegen zu lassen.

Umlaufbahn und Rotation

Bahn

Pluto benötigt für eine Sonnenumrundung 247,68 Jahre. Im Vergleich zu den Planeten ist die Umlaufbahn Plutos deutlich exzentrischer, mit einer numerischen Exzentrizität von 0,2488. Das heißt, der Abstand zur Sonne ist bis zu 24,88 Prozent kleiner oder größer als die große Halbachse.

Der sonnenfernste Punkt der Plutobahn, das Aphel, liegt bei 49,305 AE, während der sonnennächste Punkt, das Perihel, mit 29,658 AE näher an der Sonne liegt als die sehr wenig exzentrische Bahn Neptuns. Zum letzten Mal durchlief Pluto diesen Bereich, in dem er der Sonne näher ist als die Neptunbahn, vom 7. Februar 1979 bis zum 11. Februar 1999. Das Perihel passierte Pluto 1989. Sein Aphel wird er im Jahr 2113 erreichen. Dort beträgt die Sonnenstrahlung nur etwa 0,563 W/m². Auf der Erde ist sie 2430 Mal so hoch. Für einen Beobachter auf Pluto wäre der scheinbare Durchmesser der Sonne nur etwa 1/50 des scheinbaren Sonnendurchmessers, den wir auf der Erde gewohnt sind. Die Sonne sähe für unseren Beobachter wie ein extrem heller Stern aus, der Pluto 164 mal so hell wie der Vollmond die Erde beleuchtet.

Aufgrund der großen Entfernung zur Erde unterscheidet sich die scheinbare Helligkeit zwischen Opposition und Konjunktion nur um 0,1 mag. Hingegen verändert die exzentrische Bahn die scheinbare Helligkeit zwischen 13,65 mag und 16,3 mag, was 2,65 mag Differenz entspricht.

Die Bahn von Pluto (rot) im Vergleich zu der von Neptun (blau), Objektgrößen nicht maßstabsgerecht

Auffällig ist, dass Pluto in der Zeit, in der sich Neptun drei Mal um die Sonne bewegt, zwei Mal um die Sonne läuft. Man spricht daher von einer 3:2-Bahnresonanz.

Pluto galt aufgrund seiner geringen Größe und seiner ausgeprägt exzentrischen, mit 17° stark gegen die Ekliptik geneigten Bahn lange Zeit – bis zu der Entdeckung vieler anderer, ähnlicher Objekte – als ein entwichener Mond des Neptun. Der große Neptunmond Triton soll von Neptun eingefangen worden sein und dabei das ursprüngliche Mondsystem beträchtlich gestört haben: Pluto sei hierdurch aus dem Neptunsystem herauskatapultiert worden und die erhebliche Bahnexzentrizität des Neptunmondes Nereid sei entstanden. Für das Einfangen des Triton spricht dessen rückläufiger Umlaufsinn.

Die Entdeckung zahlreicher weiterer transneptunischer Objekte am Rand des Planetensystems hat erwiesen, dass Pluto einer der größten und jedenfalls der hellste Vertreter des Kuipergürtels ist, einer Anhäufung Tausender Asteroiden und Kometenkerne in einer scheibenförmigen Region hinter der Neptunbahn. Triton soll vor seinem vermuteten Einfang ein Mitglied dieses Gürtels gewesen sein.

Viele der Kuipergürtelobjekte befinden sich wie Pluto in einer 3:2-Bahnresonanz mit Neptun und werden als Plutinos bezeichnet. Mit Methoden der Himmelsmechanik kann man zeigen, dass deren typischerweise sehr exzentrische Umlaufbahnen über Jahrmillionen stabil sind.

Rotation

Pluto in Rotation, computerberechnete Einzelbilder [3]

Pluto rotiert in 6,387 Tagen einmal um die eigene Achse. Die Äquatorebene ist um 122,53° gegen die Bahnebene geneigt, somit rotiert Pluto rückläufig. Seine Drehachse ist damit noch stärker geneigt als die des Uranus, aber im Unterschied zum Uranus und zur Venus ist der Grund dafür allgemein ersichtlich, ebenso die Ursache für Plutos ziemlich große Rotationsperiode, denn die Eigendrehung des Zwergplaneten ist durch die Gezeitenkräfte an die Umlaufbewegung seines sehr großen Mondes Charon gebunden. Damit sind Pluto und Charon die einzigen bisher bekannten Körper im Sonnensystem mit einer doppelt gebundenen Rotation.

Aufbau

Physikalischer Aufbau

Über Pluto selbst ist nur wenig bekannt, da es von ihm noch keine Nahaufnahmen gibt. Mit einem Durchmesser von lediglich 2310 Kilometern ist er deutlich kleiner als die sieben größten Monde im Sonnensystem. Seine mittlere Dichte von rund 2 g/cm³ spricht für eine Zusammensetzung aus zirka 70 % Gestein und 30 % Wassereis.

Pluto ist dem größeren und noch kälteren Triton vom Aufbau her vermutlich sehr ähnlich. Er ist von gleicher Dichte, besitzt eine sehr dünne Atmosphäre aus Stickstoff, ist ebenso von einer eher rötlichen Färbung, hat wahrscheinlich Polkappen und in Richtung des Äquators herrschen dunklere Gebiete vor. Seine Oberfläche zeigt nach der des Saturnmondes Iapetus unter allen übrigen Körpern des Sonnensystems die größten Kontraste. Das erklärt die ausgeprägten Helligkeitsschwankungen, die schon von 1985 bis 1990 bei Verfinsterungen durch seinen großen Mond Charon gemessen wurden.

Die äußeren Schichten bestehen vermutlich aus lockerem Gestein mit einem hohen Anteil an Eis. Im Inneren hat Pluto wahrscheinlich einen von einem Eismantel umgebenen Gesteinskern, der etwa 70 % der Gesamtmasse ausmacht.

Im Juli 2005 konnte erstmals die thermische Emission von Pluto und seinem großen und nahen Mond getrennt gemessen werden. Dabei hat sich gezeigt, dass die Oberfläche von Pluto mit −230 °C um 10 °C kälter ist, als es einem reinen Strahlungsgleichgewicht entsprechen würde. Der Grund dafür ist die Ausbildung der Atmosphäre, durch deren Sublimation Verdunstungskälte entsteht.

Atmosphäre

Plutos sehr dünne Atmosphäre besteht zum größten Teil aus Stickstoff, zum zweitgrößten Teil aus etwas Kohlenmonoxid und zirka 0,5 % Methan.[4][5][6] Nach Messungen am James Clerk Maxwell Telescope ist die Atmosphäre im Jahr 2011 3000 km hoch und das in ihr enthaltene Kohlenstoffmonoxid −220 °C kalt. Zuvor nahm man an, die Atmosphäre wäre 100 km hoch.[7][8] Ihr Druck an Plutos Oberfläche beträgt laut der US-Weltraumbehörde NASA etwa 0,3 Pascal und laut der Europäischen Südsternwarte (ESO) um 1,5 Pascal. Die Annahme, dass die Atmosphäre nach der Passage des sonnennäheren Bahnbereiches bald ausfrieren würde, konnte bislang nicht bestätigt werden. Aus dem Vergleich spektroskopischer Messungen von 1988 und 2002 ist sogar eine geringe Ausdehnung der Gashülle abzuleiten.

Wie die ESO am 2. März 2009 mitteilte, herrscht auf Pluto größtenteils eine durch das Methan in der Atmosphäre verursachte Inversionswetterlage, wodurch die Temperatur um 3 Grad bis 15 Grad je Höhenkilometer zunimmt. In der unteren Atmosphäre beträgt die Temperatur −180 °C und in der oberen Atmosphäre −170 °C, während sie am Boden nur zirka −220 °C beträgt. Es wird vermutet, dass zu diesem niedrigen Wert der Bodentemperatur Verdunstungskälte durch Methan beiträgt, das vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht.[9][5]

Monde

Die Bahnen von Pluto, Charon, Nix und Hydra um das Baryzentrum des Systems
Pluto, sein Mond Charon und die beiden kleinen Trabanten Nix und Hydra
Die Bahnen der fünf entdeckten Monde um Pluto

Pluto hat fünf bekannte Monde. Ihre Umlaufbahnen sind annähernd kreisförmig und zueinander komplanar. Sie liegen in Plutos Äquatorebene, aber nicht in seiner Bahnebene.

Charon

Plutos größter Begleiter Charon hat einen Durchmesser von 1207 Kilometern und ist damit im Vergleich zu Pluto sehr groß. Das System Pluto-Charon wurde früher aufgrund dieses ungewöhnlichen Größenverhältnisses von rund 2:1 auch als Doppelplanet bezeichnet. Bedingt durch das Masseverhältnis von gut 8:1 und einen hinreichend großen Abstand liegt der gemeinsame Schwerpunkt, das Baryzentrum des Systems, außerhalb des Hauptkörpers. Damit umkreisen sich Charon und Pluto gegenseitig.

Die große Halbachse der Umlaufbahn von Charon, also der mittlere Bahnradius seines Massezentrums vom gemeinsamen Schwerpunkt, misst 19.405 Kilometer. Entsprechend dem Masseanteil von Pluto beträgt dessen analoger Abstand zum Baryzentrum umgekehrt proportional gut ein Achtel davon, also etwa 2360 Kilometer. Damit ist die Distanz der Oberfläche von Pluto zum Baryzentrum mit rund 1200 Kilometern etwa so groß wie sein Körperradius. Die Satellitenbahn von Charon ist fast kreisrund und liegt wahrscheinlich genau in Plutos Äquatorebene. Im Vergleich dazu besitzen die Erde und der Mond ein Masseverhältnis von 81:1, und der gemeinsame Erde-Mond-Schwerpunkt befindet sich 4700 Kilometer abseits des Erdzentrums beziehungsweise etwa 1650 Kilometer unterhalb der Erdoberfläche.

Auch Charon zeigt eine – für einen Mond typische – gebundene Rotation, deren Periode seiner Umlaufperiode entspricht. Die gegenseitig gebundene Rotation des Satelliten und seines Hauptkörpers wird mitunter auch Hantelrotation genannt und ist im Sonnensystem bisher nur zwischen Pluto und Charon erwiesen. Die Körper haben ihre Eigenrotation aufgrund der Gezeitenkräfte gegenseitig so weit abgebremst, dass sich beide während eines Umlaufs umeinander auch genau einmal um ihre eigene Achse drehen. Sie wenden daher einander immer die gleiche Seite zu. Unter Paaren von annähernd gleich großen Asteroiden ist solch eine Synchronrotation wahrscheinlich relativ häufig.

Zur Erklärung des Ursprungs eines so verhältnismäßig großen Mondes erscheint nach derzeitigem Kenntnisstand analog zu der Entstehung des Erdmondes die Kollisionshypothese am plausibelsten.

Nix und Hydra

Die Durchmesser der Monde Nix und Hydra konnten bisher nur aufgrund ihrer gemessenen Helligkeiten geschätzt werden. Je nach angenommener Albedo ergeben sich Werte zwischen rund 40 und 160 Kilometer. Sie umlaufen Pluto auf nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen und in einer gemeinsamen Bahnebene mit Charon in einer Entfernung von etwa 65.000 beziehungsweise 50.000 Kilometern. Ihre Umlaufzeiten sind zu der des großen Mondes annähernd resonant; Während Charon den Pluto zwölf Mal umrundet, wird Pluto von Hydra in derselben Zeitspanne ziemlich genau zwei Mal und von Nix ungefähr drei Mal umkreist. Im Unterschied zum rötlicheren Pluto haben die kleinen Trabanten anscheinend die gleiche neutrale graue Farbe wie Charon.

Die beiden Trabanten wurden durch Beobachtungen mit dem Hubble-Weltraumteleskop im Jahr 2005 entdeckt; dies teilte die NASA am 31. Oktober 2005 mit. Durch erneute Hubble-Beobachtungen im Februar 2006 wurde die Entdeckung bestätigt. Sie trugen zunächst die vorläufigen Bezeichnungen S/2005 P1 und S/2005 P2, bis sie im Juni 2006 durch die Internationale Astronomische Union (IAU) die Namen Hydra und Nix erhielten.

Nach der Entdeckung der Kleintrabanten wird die Entstehung von Charon nun zusammen mit diesen beiden verstärkt durch eine Kollision von Pluto mit einem anderen plutogroßen Kuipergürtelobjekt diskutiert. Für eine gemeinsame Entstehung aller Plutomonde sprechen die komplanaren Bahnen mit den annähernd resonanten Umlaufzeiten sowie die einheitlich gefärbten Oberflächen. Bei einem Einfang wäre eher eine unterschiedliche Färbung zu erwarten gewesen.

Pluto und seine Monde sind im Kuipergürtel einem dauernden Bombardement von Minimeteoriten ausgesetzt, die Staub- und Eispartikel aus den Oberflächen herausschlagen. Während die Gravitation von Pluto und Charon dafür sorgt, dass alle Trümmerstücke auf die Himmelskörper zurückfallen, reicht die Anziehungskraft der neu entdeckten Monde dafür nicht aus. Daher vermuten die Wissenschaftler, dass die kleinen Monde in astronomischen Zeiträumen durch weitere Einschläge so viel Material verlieren, dass dieses allmählich einen Staubring um Pluto bilden wird.

Die Entdeckung weiterer Plutomonde kam unerwartet, da jenseits des Neptuns bis dahin kein Himmelskörper mit mehr als einem Satelliten beobachtet worden war, jedoch wurde bereits einen Monat später auch bei (136108) Haumea ein zweiter Mond gefunden. Da Pluto und Charon mit einiger Berechtigung auch als Doppel(zwerg)planet aufgefasst werden können, kann man Nix und Hydra auch als ersten Nachweis für zirkumbinäre Satelliten mit stabilen Bahnen in einem Doppelsystem sehen.

Kerberos

Kerberos hat eine geschätzte Größe von 14 bis 40 km. Damit ist er der zweitkleinste bekannte Mond Plutos. Der Mond war auf einem am 28. Juni 2011 mit der „Hubble's Wide Field Camera 3“ aufgenommenen Foto[10] entdeckt worden und konnte auf weiteren Aufnahmen vom 3. und 18. Juli 2011 bestätigt werden. Auf früheren Aufnahmen war der Himmelskörper nicht sichtbar, da diese mit kürzerer Belichtungszeit aufgenommen worden waren.[11][12] Am 20. Juli 2011 gab die NASA seine Entdeckung noch unter dem vorläufigen Namen „S/2011 (134340) 1“ oder auch „P4“ bekannt. Der Trabant (der vierte Plutomond) wurde mit Hilfe des Hubble Space Telescopes bei der Suche nach eventuell vorhandenen Planetenringen entdeckt. Die International Astronomical Union verlieh dem Mond im Juli 2013 den Namen „Kerberos“ nach dem Höllenhund Kerberos aus der griechischen Mythologie.[13][14]

Styx

Styx hat eine unregelmäßige Form und seine Größe wird auf 10 bis 25 km geschätzt. Seine Umlaufbahn verläuft zwischen Charon und Nix auf 42000 km (± 2000 km).[15] Ein Jahr nach der Entdeckung des vierten Plutomondes gab ein Forscherteam am 11. Juli 2012 den mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops entdeckten fünften Mond bekannt. Dieser erhielt die vorläufige Bezeichnung „S/2012 (134340) 1“ oder auch „P5“. Die International Astronomical Union verlieh dem Mond im Juli 2013 den Namen „Styx“ nach dem Fluss Styx, der in der griechischen Mythologie die Welt der Lebenden von der der Toten trennt.[13][14]

Erforschung

Erdgebundene Erforschung

Die Entdeckungsgeschichte des Pluto ähnelt in gewisser Weise der des gut 83 Jahre zuvor gefundenen Neptun. Beide Himmelskörper wurden aufgrund von Bahnstörungen von Nachbarplaneten rechnerisch vorhergesagt und dann an den daraus hergeleiteten Bahnpositionen gesucht. Der hypothetische neunte Planet wurde für kleine Bahnabweichungen der Planeten Neptun und Uranus verantwortlich gemacht.

Pluto wurde am 18. Februar 1930 durch das Lowell-Observatorium in Flagstaff, Arizona durch Vergleiche einiger Himmelsaufnahmen am Blinkkomparator nach rund 25-jähriger Suche entdeckt, allerdings nicht an genau der vorausgesagten Position. Der junge Entdecker Clyde Tombaugh war erst kurz zuvor für die fotografische Suche nach dem legendären Transneptun angestellt worden. Der Marsforscher Percival Lowell hatte seit 1905 selbst nach einem solchen Himmelskörper gesucht und das Lowell-Observatorium auf einem Berg bei Flagstaff finanziert. Wie sich später herausstellte, war auf zwei der fotografischen Platten, die Lowell 1915 angefertigt hatte, Pluto bereits zu erkennen. Da Lowell aber nach einem viel helleren Objekt Ausschau hielt, war ihm diese Entdeckung entgangen.

Die Entdeckung wurde der äußerst interessierten Öffentlichkeit am 13. März 1930 verkündet, dem 149. Jahrestag der Entdeckung des Uranus durch William Herschel 1781 und dem 75. Geburtstag von Percival Lowell, der bereits 1916 verstorben war.

Nun suchte man nach einem passenden Namen. Das Vorrecht der Namensgebung lag beim Lowell-Observatorium. Dort traf recht bald eine große Menge an Vorschlägen ein. Der Name des Herrschers der Unterwelt für diesen Himmelskörper so fern der Sonne wurde von Venetia Burney vorgeschlagen, einem elfjährigen Mädchen aus Oxford, das sich sehr für klassische Mythologie interessierte. Von der Meldung über die Entdeckung und Namenssuche in der „Times“ erfuhr sie durch ihren Großvater, Falconer Madan, schon am Morgen nach der Entdeckungverkündung. Er war pensionierter Bibliothekar der Bodleian Library und fand ihren Vorschlag so gut, dass er davon Herbert Hall Turner, einem befreundeten Astronomen und Professor für Astronomie an der Universität Oxford erzählte. Über diesen gelangte er per Telegramm am 15. März an das Lowell-Observatorium, wo er im Mai desselben Jahres angenommen wurde. Nach dem Reglement der IAU hatte die Namensgebung nach mythologischen Gesichtspunkten zu erfolgen.

Venetias Großonkel Henry Madan, Science Master am Eton College, hatte schon die Namen Phobos und Deimos für die Monde des Mars vorgeschlagen. Der Namensvorschlag Pluto für den gesuchten neunten Planeten kam erstmals bereits 1919 von dem französischen Astronomen P. Reynaud, doch daran konnte sich 1930 niemand mehr erinnern. Bei dieser Namenswahl dürfte auch eine Rolle gespielt haben, dass sich das astronomische Symbol aus den Initialen Lowells zusammensetzen ließ. Zuvor war von seiner Witwe schon Percival, Lowell und sogar Constance (ihr eigener Name) vorgeschlagen worden. Nach dem Planeten Pluto wurde auch Micky Maus’ Haushund Pluto genannt, der im August 1930 seinen ersten Auftritt hatte.[16]

1941 wurde in Fortsetzung der mit den chemischen Elementen Uran und Neptunium begonnenen Reihe das 94. und damals letzte bekannte Element nach dem zu dieser Zeit letzten Planeten als Plutonium benannt.

Eine erste Karte des Pluto

Aus der beobachteten scheinbaren Helligkeit Plutos (15 mag) und einer plausiblen Annahme für seine Albedo, seinem Rückstrahlungsvermögen, schloss man, dass der neue Himmelskörper etwa Erdgröße habe. Andererseits war es zunächst auch in großen Fernrohren unmöglich, seinen Durchmesser direkt mikrometrisch zu messen. Daher tauchten bald Zweifel auf, ob seine Gravitationswirkung für die Bahnstörungen verantwortlich sein könne.

Also wurden die Nachforschungen nach dem störenden „Planeten X“ schon bald fortgesetzt – als Suche nach einem „Transpluto“ – unter anderem von Clyde Tombaugh selbst. Mit der Entwicklung leistungsstarker Teleskope mussten Durchmesser und Masse des Pluto kontinuierlich nach unten revidiert werden, zunächst um 1950 nach Messungen der Sternwarte Mount Palomar auf halbe Erdgröße. Bald scherzte man, dass Pluto bei Extrapolation der Messwerte wohl bald völlig verschwinden werde. Unkonventionelle Theorien wurden postuliert: Pluto sei in Wirklichkeit groß, man sehe aber nur einen kleinen, hellen Fleck auf der Oberfläche. Der Astronom Fred Whipple errechnete erstmals eine genaue Umlaufbahn. Dazu konnten Fotoplatten herangezogen werden, auf denen sich Pluto bis in das Jahr 1908 zurückverfolgen ließ. Die Entdeckung des Mondes Charon im Jahr 1978 ermöglichte dann eine genaue Massebestimmung mittels der Gravitationsdynamik des Systems. Von 1985 bis 1990 kam es zu wechselseitigen Bedeckungen zwischen den beiden, mit denen der Durchmesser von Pluto schließlich auf 2390 Kilometer bestimmt werden konnte.

Jüngere Messungen mit adaptiver Optik, mit dem Hubble-Teleskop und bei Bedeckungen von Sternen haben Werte von zirka 2280 bis 2320 Kilometer ergeben. Genauere Daten sind erst von der Raumsonde New Horizons zu erwarten, die 2015 an Pluto vorbeifliegen soll.

Wegen seiner Helligkeit wurde Pluto mehr als 60 Jahre früher entdeckt als andere, sehr dunkle Transneptune. Über die seinerzeit festgestellten Bahnabweichungen von Neptun und Uranus wird mittlerweile vermutet, dass sie nur durch eine kleine, unvermeidliche Messabweichung vorgetäuscht wurden. Außerdem wurde die Masse von Neptun vor dem Vorbeiflug von Voyager 2 falsch eingeschätzt. Nachdem die genaue Masse von Neptun bekannt ist, können die Bahnen der äußeren Planeten gut erklärt werden. Es besteht keine Notwendigkeit, einen weiteren zusätzlichen Planeten X zu postulieren.

Kombinationen von Aufnahmen des Hubble Weltraumteleskops zeigen, dass Plutos Nordhemisphäre in den Jahren 2002 und 2003 heller geworden ist und der Zwergplanet insgesamt rötlicher wirkt.[17]

Erforschung mit Raumsonden

New Horizons startete am 19. Januar 2006 um 20:00 Uhr MEZ zum Pluto
Die Plutosonde New Horizons bei den Startvorbereitungen

Die NASA plante bereits seit Anfang der 1990er Jahre unter dem Namen Pluto Fast Flyby, später Pluto Kuiper Express, eine Mission zum Pluto. Diese sollte unter Leitung des Southwest Research Institute durchgeführt werden. Dabei wurde betont, dass eine Mission möglichst schnell starten sollte, damit Pluto erreicht werde, bevor seine dünne Atmosphäre ausfriert. Dies hängt damit zusammen, dass seine Umlaufbahn stark elliptisch ist und er sich seit der Passage seines sonnennächsten Bahnpunktes im Jahr 1989 wieder von der Sonne entfernt. Erst im Jahr 2247 wird Pluto erneut in größter Sonnennähe sein. Doch die ersten Konzepte dieser Mission scheiterten an technischen Schwierigkeiten sowie an mangelnder Finanzierung.

Hauptartikel: New Horizons

2001 wurde die Mission New Horizons begonnen. Ihr Start erfolgte am 19. Januar 2006. Die geplante Flugdauer der Sonde von New Horizons beträgt etwa 9,5 Jahre. Der Vorbeiflug an Pluto und Charon soll am 14. Juli 2015 stattfinden. Die Beobachtungen des Pluto-Charon-Systems beginnen etwa 150 Tage vor der größten Annäherung. Etwa 120 Tage vor dem Vorbeiflug werden die ersten Bilder erwartet. 90 Tage vor der Ankunft werden die Aufnahmen der Sonde das Auflösungsvermögen des Hubble-Weltraumteleskops übertreffen. Es sollen

  • globale Karten des Zwergplaneten und seines Mondes erstellt,
  • Hochauflösungsfotos mit bis zu 25 m pro Pixel Auflösung gewonnen,
  • die Temperaturverteilung gemessen und
  • die Atmosphäre des Pluto studiert werden.

Geplant ist, die Sonde in 9600 Kilometer Entfernung an Pluto und in 27.000 Kilometer Entfernung an Charon vorbeifliegen zu lassen. Allerdings sind dies nur Zielparameter, die leicht während des Flugs geändert werden können. Zwei Wochen nach der größten Annäherung werden die Beobachtungen beendet. Dann beginnt die Sonde die während der Passage gesammelten Daten zur Erde zu übermitteln. Da die Übertragungsrate über diese Entfernung sehr gering ist, werden einige Monate vergehen, bevor alle Daten auf der Erde eingetroffen sind.

Debatte um Planetenstatus und Aberkennung

Transneptunisches Objekt Dysnomia (Mond) (136199) Eris Nix (Mond) Charon (Mond) Hydra (Mond) Pluto (136472) Makemake Namaka (Mond) Hiʻiaka (Mond) (136108) Haumea (90377) Sedna (90482) Orcus (50000) Quaoar (20000) Varuna ErdeDie größten transneptunischen Objekte
Vergleich der größten transneptunischen Objekte. Um zum entsprechenden Artikel zu kommen, auf das Objekt klicken (große Darstellung).

Die Diskussion darüber, ob Pluto überhaupt die Bezeichnung „Planet“ verdiene, begann bereits, als man außer seiner stark elliptischen und sehr geneigten Umlaufbahn auch seine geringere Größe erkannt hatte. Nachdem im September 1992 mit 1992 QB1 nach Pluto und Charon das dritte transneptunische Objekt gefunden wurde, entdeckten die Astronomen ein Jahr später binnen vier Tagen auch vier weitere Plutinos. Damit steigerte sich die Debatte um Plutos Status. Der Vorschlag von Brian Marsden vom MPC aus dem Jahre 1998, Pluto einen Doppelstatus zu verleihen und ihn zusätzlich als Asteroiden mit der herausragenden Nummer 10000 einzuordnen, um dadurch einer durch Neuentdeckungen sich ständig ändernden Planetenanzahl vorzubeugen, fand keine Zustimmung.

Im Laufe der Zeit wurden Hunderte weitere Objekte des Kuipergürtels entdeckt, darunter auch manche von plutoähnlicher Größe. Solch herausragende Entdeckungen, wie vor allem (136199) Eris wurden von den Medien häufig als „zehnter Planet“ bezeichnet. Mit der ersten wissenschaftlichen Begriffsbestimmung eines Planeten wurde zusammen mit Pluto auch keines dieser Objekte als solcher bestätigt. Stattdessen wurde von der IAU im Jahr 2006 für derartige Körper die neue Klasse der Zwergplaneten definiert. In Hinsicht auf Pluto als den über Jahrzehnte gewohnten neunten Planeten hält jedoch nach dieser Entscheidung die Kontroverse unter den Astronomen weiter an.

Abstimmung der IAU über die Planetendefinition am 23. August 2006

Die verabschiedete Definition mit dem Zusatz, nach der ein Körper nur dann ein Planet ist, wenn seine Masse auch die Gesamtmasse aller anderen Körper in seinem Bahnbereich übertrifft, berücksichtigt, dass Pluto seinen Bahnbereich nicht in dem Maße von anderen Körpern geräumt hat. Als das größte Objekt der Plutinos entspricht er eher der Rolle des Asteroiden Hilda, des größten Mitglieds der Hilda-Gruppe. Hilda und mindestens 56 weitere Objekte bewegen sich ein Stück außerhalb des Hauptgürtels der Asteroiden zwischen Mars und Jupiter analog in einem 2:3-Verhältnis zur in diesem Fall längeren Umlaufzeit des benachbarten Riesenplaneten.

Auf der 26. Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union im August 2006 in Prag wurde zuvor eine etwas andere Definition ohne jenen Zusatz vorgeschlagen. Ein Planet wäre demnach schon ein Himmelskörper, dessen Masse ausreicht, um durch seine Eigengravitation eine hydrostatische Gleichgewichtsform („nahezu runde”, d. h. annähernd sphäroidale Form) anzunehmen, und der sich auf einer Bahn um einen Stern befindet, selbst aber kein Stern oder Mond eines Planeten ist.[18] Demnach wäre nicht nur Pluto ein Planet gewesen, sondern auch Ceres, Charon und Eris. Charon kam durch eine Ergänzung mit hinzu, nach der es sich um einen Doppelplaneten handeln soll, wenn der gemeinsame Schwerpunkt außerhalb des Hauptkörpers liegt.[19] Gleichzeitig wurde die Definition einer neuen Klasse von Planeten vorgeschlagen, der sogenannten „Plutonen“, zu der Planeten gehört hätten, die für einen Umlauf um den Stern länger als 200 Jahre brauchen und zu der dann auch Pluto gehört hätte. Dieser Vorschlag für die Planetendefinition konnte sich auf der Generalversammlung jedoch nicht durchsetzen, sodass am 24. August 2006 durch Abstimmung die Entscheidung fiel, Pluto den Planetenstatus abzuerkennen und in die neudefinierte Klasse der Zwergplaneten einzuordnen. Die Klasse der Plutonen wurde zwar definiert (als Klasse, für die Pluto den Prototyp darstellt), war aber vorerst namenlos, da der Name Plutonen wie auch andere Namensvorschläge verworfen wurden.[20] Im Juni 2008 wurde diese namenlose Unterklasse der Zwergplaneten von der IAU als „Plutoiden“ bezeichnet, zu denen neben dem Namensgeber Pluto bisher auch Eris zählt.

Seit September 2006 hat Pluto die Kleinplanetennummer (134340).[21][22] Eine solche eindeutige Nummer wird vergeben, sobald die Bahn eines Asteroiden oder Zwergplaneten durch genügend viele Beobachtungen genau genug bekannt ist, und zwar mit dem Zweck, ihn in einer späteren Sichtbarkeit anhand der durch seine Bahnelemente erhaltenen Ephemeriden wieder aufzufinden. Plutos Bahn ist zwar recht gut bekannt, er hatte aber bisher noch keine Kleinplanetennummer erhalten, da er zuvor den Planeten des Sonnensystems zugeordnet war. Eine Liste der Zwergplaneten ist in Vorbereitung, doch werden die Zwergplaneten voraussichtlich in zwei Listen geführt werden, der bisherigen Asteroiden- und der neuen Zwergplanetenliste.

Der Senat von Illinois, dem Heimatbundesstaat des Pluto-Entdeckers Clyde Tombaugh, beschloss 2009 Pluto weiterhin als Planeten zu betrachten.[23]

Sichtbarkeit

Hauptartikel: Plutopositionen

Da Pluto am 5. September 1989 im Perihel war, entfernt er sich seither auf seiner elliptischen Umlaufbahn von der Sonne. Daher finden aufeinanderfolgende Oppositionen bei immer größerer Entfernung und mit immer etwas geringerer Helligkeit des Zwergplaneten statt.

Einzelnachweise

  1. a b NASA Pluto Fact Sheet.
  2. Marc W. Buie and William M. Grundy: "Orbits and photometry of pluto's satellites: charon, S/2005 P1, and S/2005 P2" (Nachweis für den Durchmesser)
  3. http://www.raumfahrer.net/news/astronomie/08022010190641.shtml
  4. Nitrogen in Pluto's Atmosphere. In KenCroswell.com vom 20. Juni 1992, abgerufen am 29. Juni 2013 (english).
  5. a b chs/ddp: Methan: Treibhausgas heizt Pluto-Atmosphäre auf. In Spiegel online vom 4. März 2009, abgerufen am 29. Juni 2013.
  6. wbr/dpa: Atmosphäre auf Zwergplaneten: Plutos giftiger Atem. In Spiegel online vom 24. April 2011, abgerufen am 29. Juni 2013.
  7. Emily Baldwin: Carbon monoxide discovered in Pluto’s atmosphere. In Astronomy Now vom 19. April 2011, abgerufen am 27. April 2011.
  8. Rüdiger Vaas: Plutos giftiger Atem – Forscher weisen Kohlenmonoxid in der Atmosphäre des Zwergplaneten nach. In Bild der Wissenschaft vom 19. April 2011, abgerufen am 29. Juni 2013.
  9. The lower atmosphere of Pluto revealed. bei eso.org vom 2. März 2009, abgerufen am 29. Juni 2013.
  10. STSci News Release: NASA's Hubble Discovers Another Moon Around Pluto
  11. NASA: NASA'S Hubble Discovers Another Moon Around Pluto
  12. IAU Electronic Telegram No. 2769: NEW SATELLITE OF (134340) PLUTO: S/2011 (134340) 1
  13. a b IAU: Names for New Pluto Moons Accepted by the IAU After Public Vote
  14. a b Stefan Deiters: PLUTO. Neue Monde heißen Kerberos und Styx. In: Astronews.com vom 3. Juli 2013, abgerufen am 5. Juli 2013.
  15. HubbleSite.org News Release STScI-2012-32: Hubble Discovers a Fifth Moon Orbiting Pluto, vom 11. Juli 2012.
  16. Deutschlandradio Kalenderblatt am 18. Februar 2010
  17. spiegel.de, abgerufen am 10. Februar 2010
  18. Pressemitteilung der IAU
  19. Resolution 5 for GA-XXVI (PDF; 92 kB). Die gültige Planetendefinition laut Resolution B5
  20. SPIEGEL ONLINE Überraschende Entscheidung: Pluto ist kein Planet mehr
  21. IAU Circular 8747 (PDF; 91 kB)
  22. Discovery Circumstances: Numbered Minor Planets (130001)–(135000)
  23. Warum gilt Pluto in Illinois noch als Planet? Handelsblatt.com, abgerufen am 9. Juni 2013.

Siehe auch

Literatur

  • Alan Stern, Jaqueline Mitton: Pluto and Charon. Univ. of Arizona, Tucson 1997, Wiley-VCH, Weinheim 2005 (2. erw. Aufl.). ISBN 0-8165-1840-8, ISBN 3-527-40556-9.
  • J. L. Elliot (unter anderem): The recent expansion of Pluto's atmosphere. In: Nature. London 2003, 424 (10. Juli), S. 165–168. ISSN 0028-0836.
  • David A. Weintraub: Is Pluto a Planet? A Historical Journey through the Solar System. Princeton UP, Princeton 2007. ISBN 0-691-12348-9.
  • Leif Allendorf: Planet Pluto. Die Geheimnisse des äußeren Sonnensystems. Avinus-Verlag, Berlin 2007. ISBN 978-3-930064-76-2.

Weblinks

 Commons: Pluto – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
 Wikibooks: Pluto – Lern- und Lehrmaterialien
Thema Planetenstatus
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Dieser Artikel wurde am 3. April 2006 in dieser Version in die Liste der exzellenten Artikel aufgenommen.