Asteroid nahe Neptun gefunden in der Schwerkraft-toten Zone

Astronomen haben einen neuen Asteroiden in einer Region der Neptun-Umlaufbahn entdeckt, in der bisher kein Objekt bekannt war - eine sogenannte gravitative "tote Zone".

Der Asteroid, der Neptuns Umlaufbahn um die Sonne folgt, könnte helfen, grundlegende Fragen zur Planetenbildung und -migration zu klären.

Der Asteroid, der als Trojaner klassifiziert wurde, wurde in einem schwer zu entdeckenden Gebiet in der Nähe von Neptun gefunden, bekannt als Lagrange-Punkt L5. Lagrange-Punkte sind fünf Bereiche im Weltraum, an denen sich die gravitativen Schlepper von zwei relativ massiven Körpern - wie Neptun und die Sonne - ausgleichen. Dies erlaubt kleineren Körpern, wie Asteroiden, stabil zu bleiben und synchron mit der Umlaufbahn des Planeten fixiert zu sein, wenn sie die Sonne umkreisen.

Trojanische Asteroiden, benannt nach dem berühmten Krieg in der griechischen Mythologie, der von den alten Griechen gegen die Stadt Troja geführt wurde, teilen die Umlaufbahn eines Planeten um die Sonne, kollidieren aber nicht damit, weil sie sicher in der Nähe der Lagrange-Regionen bleiben.

Trojanische Asteroiden wurden früher in einigen der stabilen Punkte in der Nähe von Neptun und Jupiter gefunden, aber dies ist die erste Entdeckung eines Trojaners in Neptuns L5-Region.

"Wir glauben, dass Neptun-Trojaner den Jupiter-Trojanern und den Hauptgürtel-Asteroiden zwischen Mars und Jupiter zahlenmäßig überlegen sind", sagte Scott Sheppard von der Carnegie Institution in Washington, D.C., gegenüber ProfoundSpace.org. "Wenn Neptun der Hauptgürtel wäre, würden wir Tausende dieser Objekte kennen."

Er fügte hinzu, dass Tausende von Trojanischen Asteroiden mit Jupiter assoziiert sind.

Stabile Regionen

Bei Neptun sind die Regionen L4 und L5 60 Grad entlang der 360-Grad-Umlaufbahn des Planeten vor bzw. hinter dem Planeten. In dieser Konfiguration können sich Staubkörner und andere kleine Körper sammeln und dort verbleiben.

Neptun-Trojaner sind sehr schwach, weil sie so weit von der Erde und der Sonne entfernt sind, dass sie schwer zu erkennen sind. Die Astronomen Scott Sheppard von der Carnegie Institution in Washington, D.C., und Chad Trujillo vom Gemini Observatorium in Hilo, Hawaii, entdeckten den Trojanischen Asteroiden, LC18, 2008 durch eine innovative Beobachtungsstrategie.
Mithilfe von Bildern der digitalisierten Himmelsdurchmusterung identifizierten die Astronomen in den stabilen Regionen, in denen Staubwolken in unserer Galaxie das Sternenlicht, das die Galaxie bevölkert, blockiert. Dies gab den Forschern ein Beobachtungsfenster, um Asteroiden im Vordergrund zu beobachten.

Der L5 Neptune Trojaner wurde mit dem 8,2 Meter langen japanischen Subaru-Teleskop in Hawaii gefunden. Dann nutzten sie das Carnegie 6,5-Meter-Magellan-Teleskop, um die Umlaufbahn des Objekts zu beobachten und zu bestimmen.

Sheppard und Trujillo hatten in den letzten Jahren bereits drei der sechs bekannten Neptune-Trojaner in der Region L4 entdeckt. Die Region L5 ist viel schwieriger zu beobachten.

"Sie schauen auf das Zentrum der Milchstraße, es gibt dort viele Sterne und Staubwolken" [im Hintergrund], sagte Sheppard zu ProfoundSpace.org.

Die Entdeckung der Astronomen beweist, dass mindestens ein Trojaner-Asteroid in der L5-Region von Neptun existiert. Und während der Asteroid zu schwach ist, um seine Zusammensetzung bestimmen zu können, konnten Sheppard und Trujillo weitere Details über das mysteriöse Objekt sammeln.

"Wir schätzen, dass der neue Neptun-Trojaner einen Durchmesser von ungefähr 100 Kilometern hat und dass ungefähr 150 Neptun-Trojaner von ähnlicher Größe auf L5 sind", sagte Sheppard. "Es entspricht den Schätzungen der Bevölkerung für die Stabilitätsregionen L4 Neptun."

Ein Fenster in die Vergangenheit

Der 2008 LC18 trojanische Asteroid folgt immer hinter Neptun und nimmt die gleiche Menge Zeit, um die Sonne als der Gasgigantplanet zu umkreisen, aber es gibt einen Hauptunterschied zwischen den Bahnen der Gegenstände, sagte Sheppard.

Der Asteroid hat eine stark geneigte Umlaufbahn, was bedeutet, dass der Asteroid auf der Hälfte seiner Umlaufbahn nördlich von Neptun schwingt und für die andere Hälfte nach Süden, relativ zur Ebene des Sonnensystems. Obwohl er über und unter dieser Ebene schwingt, bleibt der Winkel zwischen dem Asteroiden und Neptun relativ zur Sonne bei 60 Grad.

Dies ist vergleichbar mit einigen Asteroiden, die in der L4-Region gefunden wurden, was darauf hindeutet, dass die Objekte in diesen frühen Jahren des Sonnensystems in diesen stabilen Regionen gefangen wurden.

Während dieser Zeit bewegte sich Neptun auf einer anderen Umlaufbahn als jetzt, sagte Sheppard.

"Dies ist ein Objekt mit hoher Neigung, wie es wäre, wenn Neptun in der Vergangenheit auf einer viel exzentrischeren Umlaufbahn wäre", sagte Sheppard. "Dies unterstützt die Idee, dass das Sonnensystem viel chaotischer war und dass riesige Planeten sich nicht dort gebildet haben, wo sie jetzt sind, sondern dort migriert sind."

Planeten haben wahrscheinlich trojanische Asteroiden durch einen langsamen, glatten Prozess der Planetenmigration gefangen, oder, wenn sich riesige Planeten wie Neptun und Jupiter in ihren Obits niedergelassen haben, könnte ihre Anziehungskraft diese Objekte an ihren gegenwärtigen Positionen gefangen haben.

"In der fernen Vergangenheit wanderte Neptun wahrscheinlich mehrere AU (astronomische Einheiten) aus und hatte eine viel exzentrischere und chaotischere Umlaufbahn als jetzt", sagte Sheppard.

Die Forschungsergebnisse dieser Studie werden in der Zeitschrift Science vom 13. August veröffentlicht.