Der Zwergplanet Quaoar hat einen Ring, der zu groß für seine metaphorischen Finger ist. Während alle anderen Ringe im Sonnensystem innerhalb oder nahe einer mathematisch bestimmten Entfernung von ihren Mutterkörpern liegen, ist der Ring von Quaoar viel weiter draußen.
„Für Quaoar ist es sehr, sehr seltsam, dass der Ring außerhalb dieser Grenze liegt“, sagt der Astronom Bruno Morgado von der Federal University of Rio de Janeiro. Der Befund könnte ein Überdenken der Regeln für Planetenringe erzwingen, sagen Morgado und Kollegen in einer am 8. Februar veröffentlichten Studie Natur.
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Quaoar ist ein eisiger Körper, etwa halb so groß wie Pluto, der sich im Kuipergürtel am Rand des Sonnensystems befindet (SN: 23.08.22). Bei einer so großen Entfernung von der Erde ist es schwierig, sich ein klares Bild von der Welt zu machen.
Also beobachteten Morgado und Kollegen, wie Quaoar das Licht eines entfernten Sterns blockierte, ein Phänomen, das als Sternbedeckung bezeichnet wird. Das Timing des Ein- und Ausblendens des Sterns kann Details über Quaoar enthüllen, wie seine Größe und ob er eine Atmosphäre hat.
Die Forscher nahmen Daten von Bedeckungen von 2018 bis 2020, die auf der ganzen Welt beobachtet wurden, darunter Namibia, Australien und Grenada, sowie aus dem Weltraum. Es gab keine Anzeichen dafür, dass Quaoar eine Atmosphäre hatte. Aber überraschenderweise gab es einen Ring. Der Fund macht Quaoar nach dem Asteroiden Chariklo und dem Zwergplaneten Haumea (SN: 26.03.14; SN: 11.10.17).
Noch überraschender: „Der Ring ist nicht dort, wo wir es erwarten“, sagt Morgado.
Weit entfernter Ring
In dieser Abbildung haben der Zwergplanet Haumea und der Asteroid Chariklo nach bestem Wissen der Astronomen beide Ringe (weiß), die nahe an ihren Roche-Grenzen (gelb) liegen. Im Gegensatz dazu hat Quaoar einen Ring, der eindeutig weit über seiner Roche-Grenze liegt, eine imaginäre Linie, jenseits derer Ringe nicht als stabil angesehen werden.
Ringe um drei kleine Objekte im Sonnensystem
Quelle: MM Hedman/Natur 2023
Bekannte Ringe um andere Objekte liegen innerhalb oder in der Nähe der sogenannten Roche-Grenze, einer unsichtbaren Linie, an der die Gravitationskraft des Hauptkörpers nachlässt. Innerhalb der Grenze kann diese Kraft einen Mond in Stücke reißen und ihn in einen Ring verwandeln. Draußen ist die Schwerkraft zwischen kleineren Partikeln stärker als die des Hauptkörpers, und Ringe verschmelzen zu einem oder mehreren Monden.
„Wir denken immer an [the Roche limit] so einfach“, sagt Morgado. „Auf der einen Seite bildet sich ein Mond, auf der anderen Seite ein Ringstall. Und jetzt ist diese Grenze keine Grenze.“
Für Quaoars weit entfernten Ring gibt es ein paar mögliche Erklärungen, sagt Morgado. Vielleicht haben die Beobachter den Ring genau im richtigen Moment erwischt, kurz bevor er sich in einen Mond verwandelt. Aber dieses glückliche Timing scheint unwahrscheinlich, bemerkt er.
Vielleicht trägt Quaoars bekannter Mond Weywot oder ein anderer unsichtbarer Mond zur Schwerkraft bei, die den Ring irgendwie stabil hält. Oder vielleicht kollidieren die Partikel des Rings so, dass sie nicht zusammenkleben und zu Monden verklumpen.
Damit das funktioniert, müssten die Partikel besonders federnd sein, „wie ein Ring aus diesen Hüpfbällen aus Spielzeugläden“, sagt der Planetenforscher David Jewitt von der UCLA, der nicht an der neuen Arbeit beteiligt war.
Die Beobachtung ist solide, sagt Jewitt, der in den 1990er Jahren half, die ersten Objekte im Kuipergürtel zu entdecken. Aber es gibt noch keine Möglichkeit zu wissen, welche der Erklärungen richtig ist, wenn überhaupt, teilweise weil es keine theoretischen Vorhersagen für solch weit entfernte Ringe gibt, die mit der Situation von Quaoar verglichen werden könnten.
Das ist selbstverständlich, wenn es um den Kuipergürtel geht. „Alles im Kuipergürtel wurde im Grunde entdeckt, nicht vorhergesagt“, sagt Jewitt. „Das ist das Gegenteil des klassischen Wissenschaftsmodells, wo Leute Dinge vorhersagen und sie dann bestätigen oder ablehnen. Die Leute entdecken Dinge überraschend, und alle bemühen sich, es zu erklären.“
Weitere Beobachtungen von Quaoar oder weitere Entdeckungen von scheinbar falsch platzierten Ringen anderswo im Sonnensystem könnten helfen, aufzudecken, was vor sich geht.
„Ich habe keinen Zweifel, dass in naher Zukunft viele Leute mit Quaoar zusammenarbeiten werden, um zu versuchen, diese Antwort zu bekommen“, sagt Morgado.
Quellen
B. Morgado et al. Ein dichter Ring des transneptunischen Objekts Quaoar außerhalb seiner Roche-Grenze. Natur. Veröffentlicht am 8. Februar 2023. doi: 10.1038/s41586-022-05629-6.
Autoren: Lisa Grossman von Sciencenews
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