Eine künstlerische Darstellung eines aktiven Zentauren wie Chiron, der sehr kometenähnlich aussieht (Bildnachweis: William Gonzalez Sierra)
Das James Webb Weltraumteleskop hat entdeckt, dass der Zentaur 2060 Chiron ein Sonderling ist. Das Objekt, ein Kleinkörper, der die Sonne in der Weite zwischen Jupiter und Neptun umkreist, weist eine Mischung aus Eis und Gasen auf, die ihn von anderen Objekten im entfernten äußeren Sonnensystem unterscheidet.
Rund tausend Zentauren sind derzeit bekannt, aber der 135 Meilen breite (218 km breite) Chiron war der erste, der 1977 entdeckt wurde. Es wird angenommen, dass Zentauren ursprünglich aus dem gefrorenen Bereich jenseits des Neptun stammen, sich aber später in das System bewegten, nachdem ihre Umlaufbahnen durch Gravitationsresonanzen mit dem Eisriesen gestört wurden. Da sie sich der Sonne nähern, kann die Sonnenerwärmung dazu führen, dass bestimmte Eissorten sublimieren und einen gasförmigen Halo oder eine Koma um den Zentauren bilden, ähnlich wie bei einem Kometen.
Charles Schambeau von der University of Central Florida beschreibt Chiron als einen Sonderling unter all den anderen Zentauren und sogar unter den transneptunischen Objekten (TNOs), die ihre eigenen faszinierenden Geschichten haben. „Er hat Phasen, in denen er sich wie ein Komet verhält, er hat Ringe aus Material um sich herum und möglicherweise ein Trümmerfeld aus kleinem Staub oder felsigem Material, das ihn umkreist“, sagte er in einer Erklärung.
Neue Beobachtungen des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST) von Chiron unter der Leitung von Schambeau und Noemí Pinilla-Alonso von der Universität Oviedo in Spanien haben ergeben, dass die Zusammensetzung des Oberflächeneises von Chiron ganz anders ist als bei allen anderen bisher beobachteten Zentauren. Keines der Eismaterialien ist für sich genommen besonders ungewöhnlich, aber ihre Kombination auf Chiron ist eine Überraschung.
Das JWST fand Kohlenmonoxid- und Kohlendioxid-Eis auf der Oberfläche sowie Kohlendioxid- und Methangas in der dünnen Koma von Chiron. Das Vorhandensein und die Häufigkeit von Methan steht im Einklang mit der Sublimation der Substanz aus dem Eis in einem Bereich der Oberfläche, der der größten Sonnenerwärmung ausgesetzt war. Obwohl die von der Sonne erzeugte Temperatur nie über -220 Grad Fahrenheit (-140 Grad Celsius) steigt, ist dies immer noch warm genug, um die Sublimation des Eises zu bewirken.
Darüber hinaus werden durch die Einwirkung der Sonnenstrahlung auf diese Eiskristalle chemische Reaktionen ausgelöst, die organische Nebenprodukte wie Acetylen, Ethan, Propan sowie verschiedene Kohlenstoffoxide erzeugen, die alle vom JWST als Eiskristalle auf der Oberfläche von Chiron gefunden wurden.
„Die Entdeckung, welche Gase Teil der Koma sind und ihre unterschiedlichen Beziehungen zu den Eismassen auf der Oberfläche helfen uns, die physikalischen und chemischen Eigenschaften, wie die Dicke und die Porosität der Eisschicht, ihre Zusammensetzung und die Auswirkungen der Strahlung auf sie zu verstehen“, sagte Pinilla-Alonso.
Ein Bild des Hubble-Weltraumteleskops von Chiron und seiner Koma, als er 1996 das letzte Mal im Perihel war. (Bildnachweis: Hubble-Weltraumteleskop/Karen Meech)
Centauren und transneptunische Objekte im Allgemeinen gelten als unberührt; sie sind seit ihrer Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren, zu Beginn des Sonnensystems, unberührt geblieben. Als solche sind sie wie Zeitmaschinen, die uns einen Einblick geben, wie und woraus das Sonnensystem entstanden ist, wo sich bestimmte Objekte in der protoplanetaren Scheibe um die junge Sonne gebildet haben und ob diese Objekte seither von diesem Ort gewandert sind.
Aktive Zentauren wie Chiron sind besonders wertvoll, weil sie viel mehr offenbaren als träge Körper.
„Sie werden durch die Sonnenerwärmung umgewandelt und bieten eine einzigartige Gelegenheit, etwas über die Oberfläche und die unterirdischen Schichten zu erfahren“, so Pinilla-Alonso. „Das Einzigartige an Chiron ist, dass wir sowohl die Oberfläche beobachten können, wo sich das meiste Eis befindet, als auch die Koma, wo wir die Gase sehen, die von der Oberfläche oder direkt darunter stammen.“
Chiron durchläuft auf seiner 50-jährigen elliptischen Umlaufbahn um die Sonne im Jahr 2021 das Aphel – seine größte Entfernung von der Sonne mit 18,87 Astronomischen Einheiten (2,8 Milliarden Kilometer oder 1,75 Milliarden Meilen). Das nächste Perihel erreicht er im Jahr 2047, wenn er sich der Sonne bis auf 8,5 Astronomische Einheiten (1,27 Milliarden Kilometer oder 790 Millionen Meilen) nähert, was genau innerhalb der Umlaufbahn des Saturn liegt. Mit seiner Annäherung an die Sonne in den nächsten etwa 20 Jahren wird Chiron heller und aktiver werden, was genauere Beobachtungen der Menge und Beschaffenheit seines Eises, seiner organischen Chemie und der Auswirkungen von Sonneneinstrahlung und Sonnenlicht auf seine gefrorene Oberfläche ermöglichen wird. Und es gibt noch viel zu lernen.
„Basierend auf unseren neuen JWST-Daten bin ich mir nicht sicher, ob wir einen Standard-Zentauren haben“, sagte Pinilla-Alonso. „Jeder aktive Zentaur, den wir mit JWST beobachten, weist eine Besonderheit auf. Es muss etwas geben, das erklärt, warum sie sich unterschiedlich zu verhalten scheinen, oder etwas, das sie alle gemeinsam haben und das wir noch nicht sehen können.“
Allerdings befinden sich Chiron und alle anderen Zentauren in einer Übergangsphase, und in den nächsten Millionen Jahren wird sich sein endgültiges Schicksal entscheiden. Entweder wird er von der Jupiterfamilie wieder in das System gestreut, wo er zu einem Kometen der Jupiterfamilie mit einer Umlaufzeit von weniger als 20 Jahren wird, oder er wird in den Kuipergürtel zurückgeworfen und vom Torwächter, Jupiter selbst, aus dem inneren Sonnensystem ausgeschlossen. Es ist unmöglich zu sagen, welches Schicksal ihn ereilen wird, aber wie es sich für ein Objekt gehört, das nach einer Figur aus der griechischen Mythologie benannt ist, wird sein Schicksal in den Schoß der Götter fallen.
Die neuen JWST-Ergebnisse wurden im Dezember in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
