Eris: Der Zwergplanet, der Pluto an Masse übertrifft

Eris: Der Zwergplanet, der Pluto an Masse übertrifft

Eris ist der massereichste und zweitgrößte bekannte Zwergplanet im Sonnensystem. Er ist außerdem das größte bekannte Objekt im Sonnensystem, das noch nie von einer Raumsonde besucht wurde — ein Titel, den er schlicht deshalb trägt, weil er so weit von allem anderen entfernt ist, das einen Besuch eher wert wäre.

Was Eris wirklich seltsam macht, ist ein Missverhältnis: Er ist im Durchmesser etwas kleiner als Pluto, übertrifft ihn aber an Masse um 27 %. Eine Welt, die bei der Größe verliert, aber bei der Masse gewinnt, ist eine schwer vorstellbare Sache — und genau diese Eigenart zwang die Astronomen dazu, sich endlich hinzusetzen und zu definieren, was ein „Planet“ überhaupt ist.

Dieses Definitionsproblem ist kein Nebenaspekt der Geschichte von Eris — es ist die ganze Geschichte. Die Entdeckung eines Körpers jenseits von Neptun, der Pluto an Größe zu rivalisieren schien, stellte die Internationale Astronomische Union vor eine Wahl: Eris zum zehnten Planeten erklären oder eine neue Grenze ziehen, die sowohl Eris als auch Pluto auf die andere Seite stellt. Sie entschieden sich für die Grenze, und Eris wurde zum Grund dafür, dass Pluto seinen alten Titel verlor.

Eine Entdeckung aus alten Aufnahmen

Eris wurde am 5. Januar 2005 vom Team um Mike Brown, Chad Trujillo und David Rabinowitz entdeckt — anhand von Aufnahmen, die tatsächlich schon am 21. Oktober 2003 gemacht worden waren. Zwischen dem Moment, in dem das Licht auf das Teleskop traf, und dem Moment, in dem jemand erkannte, was auf dem Bild zu sehen war, verging mehr als ein Jahr — eine Erinnerung daran, dass viel astronomische Entdeckungsarbeit nicht am Teleskop stattfindet, sondern danach, am Schreibtisch, beim Durchforsten von Daten, die noch niemand vollständig geprüft hatte.

Das Palomar-Observatorium aus der Ferne auf seinem Berg, der Ort, an dem Eris entdeckt wurde
Das Palomar-Observatorium in Kalifornien, wo Mike Browns Team Eris auf Jahre zuvor aufgenommenen Bildern entdeckte. Foto: Z3lvs, gemeinfrei, via Wikimedia Commons

Ein Name für das Chaos

Eris wurde im September 2006 nach der griechisch-römischen Göttin des Streits und der Zwietracht benannt. Eine passendere Wahl ist kaum vorstellbar: Die Entdeckung dieses einen Objekts trieb die IAU in den Streit um Plutos planetaren Status, und am Ende gab die Göttin der Zwietracht dem Objekt ihren Namen, das diesen Streit ausgelöst hatte.

Kleiner in der Ausdehnung, schwerer im Gewicht

Die genaue Größe von Eris zu bestimmen, dauerte Jahre. Sein Durchmesser wurde schließlich mit 2.326 ± 12 km gemessen, wobei die endgültigen Ergebnisse im Oktober 2011 bekannt gegeben wurden, nachdem Astronomen gemessen hatten, wie lange Eris das Licht eines fernen Sterns verdeckte, als er an ihm vorbeizog — eine Technik, die weitaus präziser ist als der Versuch, eine schwache, ferne Scheibe direkt durch ein Teleskop zu vermessen.

Diese Messung klärte den Vergleich mit Pluto: Eris ist etwas kleiner als Pluto, der 2.376,6 ± 1,6 km im Durchmesser misst, doch Eris bleibt von beiden der massereichere. Der Massenwert stammt aus der Beobachtung, wie Eris' Mond Dysnomia ihn umkreist — die Bewegung des Mondes wird genutzt, um den Planeten zu „wiegen“, derselbe Trick, den Astronomen im ganzen Sonnensystem anwenden. Ausgehend von Dysnomias Umlaufzeit von 15,774 Tagen stellt sich heraus, dass Eris 27 % massereicher ist als Pluto, obwohl er die physisch kleinere Welt ist.

Künstlerische Darstellung des Schattens, den Eris beim Vorbeiziehen an der Erde während der stellaren Bedeckung im November 2010 warf
Eine künstlerische Darstellung des Schattens, den Eris während der Bedeckung im November 2010 über die Erde warf und der zur Messung seines Durchmessers genutzt wurde. Foto: ESO/L. Calçada und Nick Risinger, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Eine 558 Jahre lange Reise um die Sonne

Eris hat eine Umlaufzeit von 558 Jahren — mehr als doppelt so lang wie Plutos 248-jährige Umlaufbahn — und sie ähnelt keineswegs einem Kreis. Sein Aphel, der sonnenfernste Punkt, liegt bei 97,7 AE, während sein Perihel, die größte Annäherung, bei 38,4 AE liegt. Das bedeutet, dass Eris einen Großteil seines jahrhundertelangen Umlaufs in mehr als doppelter Entfernung seines sonnennächsten Punktes verbringt und dabei zwischen einem vergleichsweise dicht besiedelten Teil des äußeren Sonnensystems und einer Region weit jenseits der meisten bekannten Objekte pendelt.

Die Bahn von Eris ist zudem um etwa 44 Grad gegenüber der Ekliptik geneigt, anders als bei den acht Planeten, deren Umlaufbahnen alle ungefähr in derselben flachen Ebene wie die der Erde liegen. Eine so steile Neigung hebt Eris selbst von den meisten anderen fernen Welten ab und deutet auf eine gewaltsame, chaotische Geschichte gravitativer Begegnungen hin statt auf eine ruhige, geordnete Entstehung an Ort und Stelle.

Eine kalte Welt, erforscht von der Erde und aus dem All

Künstlerische Darstellung des fernen, eisigen Zwergplaneten Eris vor einem Sternenhintergrund
Eine künstlerische Darstellung von Eris, dessen gefrorene, ferne Oberfläche von der Erde und von Weltraumteleskopen aus erforscht wurde. Foto: ESO/L. Calçada und Nick Risinger (skysurvey.org), CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Wegen seiner enormen Entfernung und seiner langgestreckten Umlaufbahn wird geschätzt, dass die Oberflächentemperatur von Eris zwischen etwa 30 und 56 K schwankt — kalt genug, dass, je nachdem, wo sich Eris gerade auf seiner 558 Jahre dauernden Runde um die Sonne befindet, Gase, die während der meisten Zeit der Umlaufbahn festes Eis wären, sich nahe dem Perihel anders verhalten können.

2022 offenbarte die Nahinfrarot-Spektroskopie von Eris durch das James-Webb-Weltraumteleskop deuteriertes Methaneis auf seiner Oberfläche, in geringeren Mengen als bei Kometen der Jupiter-Familie wie 67P/Tschurjumow-Gerassimenko gefunden. Dieser Vergleich ist wichtig: Er bedeutet, dass Eris' Methan nicht einfach auf demselben Weg dorthin gelangte wie das Eis von Kometen, und die genaue Untersuchung der Unterschiede hilft Astronomen zu klären, welches Material bei der Entstehung von Eris verfügbar war.

Im Gleichschritt mit seinem Mond

Eris ist an seinen Mond Dysnomia gebunden, was bedeutet, dass seine Rotationsperiode mit der Umlaufzeit des Mondes von 15,78 Erdtagen synchron ist. Eris und Dysnomia zeigen sich bei ihrem Umlauf um den gemeinsamen Massenschwerpunkt praktisch dauerhaft dieselbe Seite — dieselbe Art wechselseitiger Bindung, die auch Pluto und seinen größten Mond Charon zusammenhält.

Dysnomia selbst ist kein kleiner Begleiter. Sein Durchmesser wurde 2018 durch Beobachtungen des ALMA-Radioteleskops auf 615 km präzisiert, was 24 % bis 29 % des Durchmessers von Eris entspricht — ein beachtlicher Anteil für einen Mond und nicht nur ein kleines Trümmerstück. Von den bekannten Monden der Zwergplaneten ist nur Charon größer, womit Dysnomia der bislang zweitgrößte Mond eines Zwergplaneten ist.

Ein möglicher zweiter, unsichtbarer Mond

Dysnomias Umlaufbahn selbst hat ein Rätsel aufgeworfen. 2023 schlugen Marina Brozović und Robert Jacobson vor, dass Dysnomias nicht-keplersche Umlaufbahn — das heißt, ihr Weg zeichnet keine einfache, feste Ellipse nach, wie es bei der Umlaufbahn eines einzelnen Mondes zu erwarten wäre — höchstwahrscheinlich durch einen unsichtbaren inneren Mond verursacht wird, der über eine Bahnresonanz mittlerer Bewegung an ihr zerrt. Niemand hat diesen hypothetischen zweiten Mond je direkt gesehen; seine Existenz wird rein daraus abgeleitet, dass er Dysnomia offenbar von einer sauberen elliptischen Bahn abzudrängen scheint.

Nur aus großer Entfernung besucht

Eris wurde im Mai 2020 von der auswärts fliegenden Raumsonde New Horizons aus der Ferne beobachtet, im Rahmen ihrer erweiterten Mission nach dem erfolgreichen Vorbeiflug an Pluto 2015. Es war eher ein flüchtiger Blick als ein Besuch — New Horizons war bereits weit an Pluto vorbei und flog weiter nach außen, und Eris behält seine Auszeichnung als das größte bekannte Objekt des Sonnensystems, an dem noch keine Raumsonde tatsächlich vorbeigeflogen ist. Bislang stammt alles, was über Eris bekannt ist, aus Beobachtungen von der Erde oder aus großer Entfernung.

Naturfarbenes Bild von Pluto, aufgenommen von der Raumsonde New Horizons während ihres Vorbeiflugs 2015
New Horizons fotografierte Pluto 2015 aus der Nähe und beobachtete Eris dann 2020 aus der Ferne, auf ihrem Weg aus dem Sonnensystem hinaus. Foto: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Alex Parker, gemeinfrei, via Wikimedia Commons

Quellen