Weit draußen im Sonnensystem, weit jenseits von Neptun, hat ein kleiner eisiger Himmelskörper die Astronomen überrascht: Er hat eine dünne Atmosphäre entwickelt. Ein echtes Rätsel für die Wissenschaftler, die sich schwer damit tun, den Ursprung dieser Gashülle um (612533) 2002 XV93 zu erklären.
Dieses Objekt ist ein kleiner Himmelskörper im Kuipergürtel, ein Plutino in 2:3-Resonanz mit Neptun. Mit einem Durchmesser von etwa 500 Kilometern ist er deutlich kleiner als Pluto (2377 km). Dennoch besitzt er wie Pluto eine dünne Atmosphäre, eine sogenannte Exosphäre, die sichtbar wird, wenn er sich auf seiner elliptischen Umlaufbahn der Sonne am nächsten befindet.
Darstellung, wie ein Objekt mit Atmosphäre einen fernen Stern verdeckt.
Quelle: NAOJ
Diese Exosphäre wurde am 10. Januar 2024 während einer Sternbedeckung entdeckt. Ein Team japanischer Astronomen, Profis und Amateure, beobachtete, wie ein Stern der 15. Größe allmählich hinter dem Objekt verschwand. Dieses Phänomen weist auf eine Atmosphäre hin, die das Sternenlicht vor der totalen Bedeckung bricht und abschwächt.
Die entdeckte Atmosphäre ist extrem dünn, mit einem Oberflächendruck zwischen 100 und 200 Nanobar. Das ist 5 bis 10 Millionen Mal weniger als der Erddruck. Zum Vergleich: Der mittlere atmosphärische Druck auf Pluto beträgt 10 Millibar, also 100.000 Mal höher.
Was ihre Zusammensetzung betrifft, bleibt sie ein Rätsel. Auf Pluto sublimieren Stickstoff-, Methan- und Kohlenmonoxideis und bilden die Atmosphäre. Doch die Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops haben diese Eise auf der Oberfläche von (612533) 2002 XV93 nicht nachgewiesen. Zudem ist die Temperatur mit 40 bis 50 Kelvin viel zu niedrig, um Wassereis oder Kohlendioxid zu sublimieren.
Angesichts dieses Rätsels erwägt das Team von Ko Arimatsu zwei Hypothesen. Die erste ist ein kürzlicher Einschlag eines kometaren Körpers, dessen Gase eine vorübergehende Atmosphäre bilden, die bis zu tausend Jahre bestehen bleiben kann. Die zweite wäre eine kryovulkanische Aktivität, die unterirdisches Eis freisetzt, aber der Mechanismus, der dies auslösen könnte, bleibt unbekannt.
Konzeptvideo für Arimatsu et al. (2026) - YouTube
Welche Erklärung auch immer zutrifft, diese Entdeckung stellt die vorherrschenden Ansichten über die Entstehung von Atmosphären in Frage. Bisher ging man davon aus, dass nur große Planeten eine dichte Gashülle halten können. Dieses kleine Objekt beweist, dass unser Verständnis atmosphärischer Prozesse im Sonnensystem überdacht werden muss.
Die nächsten Schritte werden darin bestehen, die genaue Zusammensetzung der Exosphäre mit dem James-Webb-Teleskop zu bestimmen. Durch die Überwachung ihrer Dichte im Laufe der Zeit könnte zwischen den beiden Szenarien unterschieden werden: Eine Abnahme würde auf einen Einschlag hindeuten, während eine stabile Dichte eine kontinuierliche Zufuhr durch Entgasung nahelegt. Die Ergebnisse wurden in
Nature Astronomy veröffentlicht.
Die Exosphäre
Die Exosphäre ist die äußerste Schicht der Atmosphäre eines Himmelskörpers. In dieser Region sind die Gaspartikel so dünn, dass sie bei ausreichender Geschwindigkeit in den Weltraum entweichen können. Auf der Erde beginnt die Exosphäre in etwa 500 Kilometern Höhe, erstreckt sich aber bis in mehrere tausend Kilometer. Die Moleküle sind dort sehr selten, Kollisionen nahezu nicht vorhanden.
Im Sonnensystem gibt es Exosphären um Himmelskörper wie Pluto, Merkur oder den Mond. Sie entstehen in der Regel durch Sublimation von Oberflächeneis, durch Mikrometeoriteneinschläge oder durch interne Entgasung. Jede Exosphäre ist einzigartig und hängt von der Zusammensetzung des Körpers und seiner Umgebung ab.
Quelle: Nature Astronomy