Geheimnisvolles äußeres Sonnensystem

Der geheimnisvollste Bereich um unsere Sonne ist der ferne Kuiper-Gürtel, eine Zone die jenseits Neptuns beginnt und dessen Erforschung Aufschluss über die Entstehung des Planetensystems geben könnte und auch wie das Leben auf der Erde geboren wurde.

Eris, der derzeit größte bekannt Zwergplanet und sein Mond Dysnomia auf einer Aufnahme mit dem Samuel Oschin Teleskop am Palomar Observatorium

Warum ist der Kuiper-Gürtel so reich an Farben?
Zum Beispiel ist der Kuiper-Gürtel nach derzeitigem Wissensstand die Heimat der kurzperiodischen Kometen, die Umlaufzeiten von weniger als 200 Jahren haben, wobei die meisten von ihnen nur eine Umlaufzeit von 5 – 20 Jahren besitzen. Überraschender weise haben aber Kuiper-Gürtel-Objekte ein breites Spektrum an Farben. Es reicht von neutral oder sogar etwas blau bis hin zu sehr rot. Dies sagt David Jewitt von der Universität von Hawaii.
Die Farbe von Objekten hilft, Informationen über die Zusammenetzung ihrer Oberflächen zu erhalten. Es bleibt ein Rätsel, warum Kuiper-Gürtel-Objekte eine viel breitere Farbpalette – und damit auch unterschiedlichere Oberflächen-Zusammensetzungen – haben als andere Kleinkörper, wie etwa die Asteroiden.

Einige Forscher meinten, dass vulkanische Aktivitäten zum Farbreichtum beigetragen haben könnten, was David Jewitt im Zusammenhang mit Objekten in der Größe von rund 100 Kilometern als absurd empfindet, da vulkanische Tätigkeit größere Objekte voraussetzt.
Jewitt und Kollegen sind eher der Meinung, dass kosmische Strahlung manche Objekte im Kuiper-Gürtel röter macht, während andere Objekte, bei denen unberührtes Material durch Impakte freigelegt wurde weniger rot sind, da sie der kosmischen Strahlung noch nicht so lange ausgesetzt waren.

Was ist ultrarote Materie?
Es scheint ein Material zu geben das als „ultra-roter Materie“ besteht, die nur etwa auf die Hälfte aller Kuiper-Gürtel-Objekte und ihrer unmittelbaren „Nachkommen“ den Centauren zutrifft. (Centauren sind eisige Kleinkörper, die ihre Umlaufbahnen zwischen Jupiter und Neptun haben und vor relativ kurzer Zeit aus dem Kuiper-Gürtel entflohen sind). Diese ultrarote Materie existiert im inneren Sonnensystem nicht. Und auch nicht bei den Kometen die aus dem Kuiper-Gürtel stammen. Dies legt den Schluß nahe, dass ultrarote Materie bei höheren Temperaturen instabil wird. Die rote Farbe könnte bedeuten, dass diese Substanz organische Moleküle enthält. Es wurde ja schon oft vermutet, dass Kometen und Asteroiden dazu beigetragen haben, organische Moleküle auf die Erde zu bringen. Vielleicht sind die dunkelroten Oberflächen mancher Kuiper-Gürtel-Objekte dadurch entstanden, dass organische Substanzen durch kosmische Strahlung „gekocht“ worden sind. Beweise gibt es allerdings keine dafür, sagt Jewitt. Nur Raumfahrzeuge die jene ferne Zone erforschen, könnten Aufschluß darüber geben.

Ist der Kuiper-Gürtel geschrumpft?
Theoretische Berechnungen legen nahe, dass der Kuiper-Gürtel einst wesentlich dichter besiedelt war; vielleicht hundert- oder tausendmal dichter. Wann und wie 99 % oder gar 99,9 % der Masse verloren ging ist noch unbekannt.
Eine Möglichkeit wäre, dass sich die Umlaufbahnen von Saturn und Jupiter vor etwa 4 Milliarden Jahren verschoben haben und sie durch ihre Anziehungskraft die Objekte aus dem Kuiper-Gürtel zogen. Eine andere Möglichkeit wäre, dass diese Objekte zu Staub pulverisiert wurden und dieser vom Sonnenwind weggetrieben wurde. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass etwas Entscheidendes fehlt und daher die Schlußfolgerung falsch ist, dass der Kuiper-Gürtel stark dezimiert wurde. Alle diese Möglichkeiten sind vergleichsweise schwer zu verdauern, aber jede wäre erstaunlich wenn sie wahr wäre.

Geheimnisse in der Oortschen Wolke?

Laut Theorie befindet sich in einer Entfernung von rund 100 000 AE ein Reservoir von Milliarden von Kometenkernen; die Oortsche Wolke. Diese Objekte sind viel zu klein und zu weit entfernt um direkt gesehen werden zu können.
Die Oortsche Wolke ist die vermutete Quelle von Kometen, die Jahrhunderte oder Jahrtausende für eine Reise um die Sonne brauchen. Diese langperiodischen Kometen kommen aus allen Richtungen, so dass die Vermutung nahe liegt, dass die Oortsche Wolke sphärisch geformt ist. Astrophysiker sind der Meinung, dass die Oortsche Wolke ein Überrest der protoplanetaren Scheibe ist, aus der vor rund 4,6 Milliarden Jahren unser Sonnensystem entstand. Allerdings gibt es auch Kometen wie Halley, deren Umlaufbahn mit einer sphärischen Oortschen Wolke nicht korrespondiert. Dies legt die Vermutung nahe, dass es auch einne innere Oortsche Wolke gibt, die nicht sphärisch ist sondern eher die Form einer Tasse oder eines Donut hat.

Gibt es mehr Zwergplaneten?
Bislang wurden drei Objekte als Zwergplaneten anerkannt – Ceres, Pluto und Eris. Im Kuiper-Gürtel, der rund 50 AE von der Sonne entfernt ist, könnten sich etwa 200 solcher Objekte befinden. Darüber hinaus könnten sich jenseits von etwa 100 AE weitere Objekte befinden, die aber aufgrund ihrer geringen Helligkeit und ihrer langsamen Bahnbewegung nur sehr schwer entdeckt werden können. Dies ist die Meinung von Chad Trujillo vom Gemini-Observatorium. Selbst ein Körper so groß wie der Mars könnte unentdeckt bleiben, wenn er sich hunderte AE entfernt um die Sonne bewegt.
Trujillo meint, dass Projekte wie Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope And Rapid Response System) und LSST (Large Synoptic Survey Telescope) diese Lücke in der kommenden Dekade schließen werden.

Woher kommen die Zwergplaneten?
Es gibt Theorien, die auf den aktuellen Bahnbewegungen beruhen, dass die Zwergplaneten die heute das äußere Sonnensystem bevölkern vor Milliarden von Jahren im inneren Sonnensystem zu Hause waren. Wenn dies der Fall ist, warum gibt es auf deren Oberflächen so viel Eis? Objekte im inneren Sonnensystem verlieren in der Regel ihr Eis durch Sonnenlicht.

Trujillo und Kollegen vermuten, dass das Eis auf den Oberflächen der Zwergplaneten relativ neu ist und durch ausbrechenden Kryovulkanismus auf die Oberfläche gelangte. Es sind allerdings weitere Untersuchungen nötig um zu klären, ob solch „Eis-Erneuerung“ aureicht, um die Oberflächen der Zwergplaneten in so großem Ausmaß mit Eis zu bedecken.

Stammt die Kosmische Strahlung aus einer Blase um unser Sonnensystem?
Wenn der überschallschnelle Wind der geladenen Teilchen die von unserer Sonnen ausgehen mit dem dünnen Gas kollidiert, welches zwischen den Sternen existiert, entsteht eine Plasmablase; die Heliosphäre. Wissenschafter dachten, dass die ungewöhnlich schwachen kosmischen Strahlen die vom Weltraum auf die Erde treffen aus der Heliosphäre stammen. Insbesondere jene Strahlen, die vom „Terminations-Schock“ einer Schockfront stammen, die entsteht, weil die Sonnenwindpartikel auf Unterschallgeschwindigkeit abgebremst werden und der Sonnenwind dichter und heißer wird. (Dieser Terminations-Schock scheint sich bei etwa 75 bis 85 AE Entfernung von der Sonne zu befinden).
Allerdings hat die Raumsonde Voyager 1 keinerlei Anzeichen dieser anomalen Strahlung finden können. Vielleicht ist die Standardansicht, wie diese anomale kosmische Strahlung beschaffen sein sollte falsch, oder die Raumsonde kreuzte die Front zur falschen Zeit oder am falschen Ort.

Voyager 2 kreuzte den Terminations-Schock 2007 in rund 10 Milliarden Kilometern Entfernung von jenem Ort, wo Voyager 1 2004 die Front überquerte. Diese Daten werden erst ausgewertet.

Da kosmische Strahlen auch indirekt das Wetter auf der Erde beeinflussen können ist es wichtig, die Quelle zu verstehen meint John Richardson ein MIT-Astrophysiker. Darüber hinaus können Stoßwellen von hochenergetischen Teilchen, die durch riesige koronale Massenausbrüche auf der Sonne entstehen, Astronauten und Raumfahrzeugen Schaden zufügen.

Quelle: http://www.space.com/