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StartseiteForschung aktuellAufnahmen bestätigen Modell zur Entstehung von Planeten14.02.2020

Babyplanet ArrokothAufnahmen bestätigen Modell zur Entstehung von Planeten

Anfang 2019 fotografierte die NASA-Raumsonde New Horizons 6,5 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt einen bemerkenswerten Himmelskörper: Arrokoth – ein Relikt aus der Kinderstube des Sonnensystems. Die Aufnahmen liefern Astronomen jetzt neue Einblicke in die Entstehung der Planeten.

Von Karl Urban

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Künstlerische Darstellung von Ultima Thule (imago stock&people)
Künstlerische Darstellung des Himmelsköpers Ultima Thule, der im November 2019 in Arrokoth umbenannt wurde (imago stock&people)
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Was ist Arrokoth? Ende 2018 konnte Alan Stern, Missionsleiter der NASA-Raumsonde New Horizons, auf diese Frage nur vage antworten: "Das Sonnenlicht ist sehr schwach. Die Temperaturen liegen am absoluten Nullpunkt, sodass die chemischen Reaktionen quasi eingefroren sind. Das Objekt sollte seit seiner Entstehung perfekt erhalten sein."

Einen Tag später, an Neujahr 2019, flog New Horizons dann an diesem Objekt vorbei, das damals noch Ultima Thule genannt wurde: ein Brocken aus zwei flachen Linsen, jeweils 20 und 15 Kilometer im Durchmesser – wie eine überdimensionale, plattgedrückte Erdnuss. Gut ein Jahr später präsentieren Wissenschaftler um William McKinnon von der Washington University in St. Louis nun im Fachmagazin Science erste Analysen. Auf die Frage, ob Arrokoth ein Asteroid ist, antwortet er: "Wir nennen ihn nicht Asteroid. Er ist ein Kuipergürtel-Objekt. Darum ist er so interessant, weil er nicht wie ein Asteorid ist."

Arrokoth – ein Planeten-Embryo

Nach dem viel größeren Pluto war dies der erste Besuch bei einem Objekt des Kuipergürtels. Von Arrokoth braucht schon das Licht über sechs Stunden zur Erde. Und längst sind noch nicht alle Daten vom Vorbeiflug, der nur einige Sekunden dauerte, übertragen. Dennoch sind sich die Forscher jetzt sicher, ein echtes Planetesimal gefunden zu haben: Arrokoth ist also ein planetares Baby, sagt William McKinnon: "Die Oberfläche ist nicht zerfurcht, also auch nicht verändert. Es gibt kaum Einschlagskrater."

Vor viereinhalb Milliarden Jahren entstanden aus einer Scheibe aus Gas und Staub die Planeten unseres Sonnensystems. Seitdem wurden sie vor allem von der Schwerkraft umgestaltet, unsere heutigen Asteroiden und Kometen dagegen primär durch die Sonnenhitze. Deshalb gab es bislang kaum Daten darüber, wie aus dem feinen Staub des Urnebels einmal acht Planeten werden konnten, sondern nur theoretische Erklärungsversuche. Einer davon ging so, erklärt McKinnon:

"Wenn sich sehr viele feste Partikel in einem Gas bewegen, beginnen sie die Geschwindigkeit des Gases zu verändern und es gibt eine Art Verklumpung. Und wenn einmal genug Material beisammen ist, macht es einfach 'fump' und alle Partikel verbinden sich dank der Gravitation zu einem einzelnen oder zu zwei Objekten."

"Wenn genug Material beisammen ist, macht es einfach 'fump'"

Doch dieses "fump" war genau das Problem. Denn um die Größe der vorhergesagten Planetesimale zu erreichen – dutzende Kilometer im Durchmesser – mussten sich die kleinen Staubteilchen vereinigen. Und so manches Rechenmodell endete damit, dass die Körper sich beim Aufprall zerstörten, erzählte McKinnon gestern bei einer Pressekonferenz.

"Die Idee war nun: Wenn nur genügend dieser Partikel zusammenkommen, bilden sie innerhalb des Gases große Strömungen aus. Wir nennen das die Strömungsinstabilität innerhalb einer rotierenden Gas- und Staubscheibe. Wenn die Dichte der Partikel darin verglichen mit der Dichte des Gases groß genug ist, sollte sich die Strömung aufteilen und es sollten verschiedene Partikelwolken entstehen."

Arrokoth scheint dieses Modell zu belegen – und löst damit ein altes Rätsel der Planetenforschung: Wie riesige Planeten wie der Jupiter sich binnen weniger Jahrmillionen aus dem Urnebel bilden konnten. William McKinnon: "Wenn Sie sich Arrokoth im Detail anschauen, wird deutlich, dass sich die beiden Teilbrocken nur berühren. Es ist als würden sie sich küssen. Oder wenn sie Raumfahrzeuge wären, als hätten sie angedockt. Es gibt keine Anzeichen dafür, dass die Verschmelzung der zwei Teile gewaltsam war."

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