Dreier statt Zweier: Seltener Anblick im Kuipergürtel

Astronominnen und Astronomen haben mithilfe des Hubble-Weltraumteleskops Hinweise darauf gefunden, dass das Altjira-System, ein bekanntes Doppelobjekt im Kuipergürtel, in Wahrheit ein Trio sein könnte. Sollte sich dies bestätigen, wäre es erst das zweite bekannte Dreikörpersystem in dieser abgelegenen Region des Sonnensystems. Die Entdeckung könnte darauf hinweisen, dass solche Formationen häufiger sind als bisher angenommen.

Die Vorhersage und Analyse von Dreikörpersystemen stellt eine Herausforderung für Astronomie und Physik dar. Denn das sogenannte Dreikörperproblem beschreibt die Schwierigkeit, die Bewegung dreier gravitativ aneinander gebundener Objekte exakt vorherzusagen. In der realen Astronomie sind solche Systeme jedoch keine Seltenheit, etwa in Form von Mehrfachsternsystemen wie Alpha Centauri. Im Kuipergürtel könnte das Altjira-System ein weiteres Beispiel für ein stabiles Trio aus Himmelskörpern sein.

Ein einzigartiger Fund in den eisigen Weiten

Der Kuipergürtel ist eine ausgedehnte Region jenseits der Neptunbahn, in der sich Tausende eisige Objekte befinden. Diese sogenannten Kuipergürtel-Objekte (KBOs) sind Überreste aus der frühen Entstehungsphase des Sonnensystems. Sie enthalten wertvolle Hinweise darauf, wie sich Planeten und andere Himmelskörper vor rund 4,5 Milliarden Jahren gebildet haben. Bisher wurden mehr als 3.000 KBOs katalogisiert, doch Wissenschaftler schätzen, dass es mehrere hunderttausend weitere mit Durchmessern von mehr als 16 Kilometern gibt. Der bekannteste Vertreter dieser Klasse ist der Zwergplanet Pluto.

Eines dieser Objekte ist Altjira, das sich etwa 3,7 Milliarden Meilen (knapp 6 Milliarden Kilometer) von der Sonne entfernt befindet. Hubble-Bilder zeigen bisher zwei Himmelskörper, die einander in einem Abstand von rund 7.600 Kilometern umkreisen. Doch eine genauere Analyse der Umlaufbahnen deutet darauf hin, dass sich ein dritter Körper in diesem System befinden könnte. Maia Nelsen, Physikerin und Astronomin von der Brigham Young University, erläutert: „Das Universum ist voll von Dreikörpersystemen, darunter auch das Alpha-Centauri-Sternsystem, das der Erde am nächsten liegt. Es zeigt sich, dass der Kuipergürtel keine Ausnahme sein könnte.“

Wie wurde das dritte Objekt entdeckt?

Das vermeintlich dritte Objekt ist mit herkömmlichen Aufnahmen kaum zu erkennen. Der Abstand der beiden inneren Komponenten ist so gering, dass sie auf den Bildern von Hubble nur als ein einziger Punkt erscheinen. Forschende nutzten daher eine spezielle Methode zur Bahnverfolgung. Durch die langfristige Beobachtung der Bewegungen im System stellten sie fest, dass das innere Objekt entweder eine extrem ungewöhnliche Form haben oder aus zwei separaten Körpern bestehen muss.

Die Forscherinnen und Forscher analysierten dabei jahrelange Daten von Hubble und dem Keck-Observatorium in Hawaii. Dabei fielen ihnen Abweichungen in der Umlaufbahn des äußeren Objekts auf, die sich nicht mit einem einfachen Doppelsystem erklären ließen. Darin Ragozzine, Mitautor der Studie, erläutert: „Ein Dreifachsystem passte am besten, als wir die Hubble-Daten in verschiedene Modellierungsszenarien einbrachten. Andere Möglichkeiten wären ein Kontakt-Doppelstern oder ein extrem flaches Objekt, ähnlich einem Pfannkuchen.“

Bedeutung für die Planetenentstehung

Sollte sich die Dreifachstruktur von Altjira bestätigen, würde dies eine Theorie zur Entstehung von Kuipergürtel-Objekten stützen. Sie besagt, dass sich solche Gruppen nicht durch Zusammenstöße, sondern durch den Gravitationskollaps von Materie direkt in der Entstehungsphase des Sonnensystems gebildet haben. Dieses Prinzip ist aus der Sternentstehung bekannt, wird aber erst seit Kurzem auch für kleinere Objekte wie KBOs diskutiert.

Bisher sind etwa 40 Doppelobjekte im Kuipergürtel bekannt. Die Tatsache, dass nun ein zweites Dreikörpersystem nachgewiesen werden könnte, legt nahe, dass es noch viele weitere gibt.

Weitere Untersuchungen geplant

Die Forschenden betonen, dass die Bestätigung der Entdeckung Geduld erfordert. Bereits seit 17 Jahren wird Altjira mit Hubble und dem Keck-Observatorium in Hawaii beobachtet. „Im Laufe der Zeit haben wir gesehen, wie sich die Ausrichtung der Umlaufbahn des äußeren Objekts verändert hat, was darauf hindeutet, dass das innere Objekt entweder sehr elongiert ist oder aus zwei separaten Objekten besteht“, erklärt Ragozzine.

Zusätzliche Unterstützung könnte das James Webb Space Telescope (JWST) liefern. Es wird Altjira in den kommenden Jahren untersuchen und prüfen, ob die Komponenten des Systems in verschiedenen Spektralbereichen die gleichen Eigenschaften zeigen.

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