Transneptunisches Objekt

Als transneptunisches Objekt (TNO) oder auch seltener Transneptun bezeichnet man alle Himmelskörper des Sonnensystems, deren mittlere Umlaufbahn eine große Halbachse von mehr als 30 AE hat und damit jenseits der Bahn des äußersten Gasplaneten Neptun liegt.^[1]

Künstlerische Darstellung einiger großer transneptunischer Objekte — Vergleich einiger großer transneptunischer Objekte mit der Erde *(Zumeist am Spektrum orientierte Phantasiezeichnungen.)*. Um zum entsprechenden Artikel zu kommen, auf das Objekt klicken (große Darstellung).

Im Kuipergürtel befindliche Objekte sind eine Teilmenge der TNO und werden auch als Kuipergürtelobjekte (KBO, von englisch Kuiper belt object) bezeichnet. Heute kennt man circa 3300 TNO, vermutet aber allein einige zehntausend Objekte, deren Durchmesser 100 km überschreitet.

Geschichte

Von etwa 1900 bis 1930 stand das Wort Transneptun für einen hypothetischen neunten Planeten, der (irrtümlich) für kleine Bahnstörungen der Planeten Uranus und Neptun verantwortlich gemacht wurde. Der Marsforscher Percival Lowell hatte lange selbst nach ihm gesucht und dafür das Lowell-Observatorium bei Flagstaff finanziert.

Pluto wurde am 18. Februar 1930 entdeckt und ist das einzige transneptunische Objekt, das für eine gewisse Zeit als Planet galt. Pluto wurde jedoch 2006 auf den Rang eines Zwergplaneten herabgestuft. Ab etwa 1950 suchte man nach einem Transpluto, jedoch wählte man 1977, nach der Entdeckung des ersten Zentauren, Chiron, eine andere Terminologie.

Viele transneptunische Objekte sind nicht sehr groß, dunkel und schwer zu erkennen. Die Erforschung der transneptunischen Objekte befindet sich noch in ihren Anfängen. Jedes Jahr werden viele Objekte neu entdeckt. Neue und größere Teleskope und computergestützte Bildauswertung ermöglichen neue Erkenntnisse über diese Objekte in schneller Folge. Zur Erklärung der Befunde wurden verschiedene, teils untereinander widersprüchliche Theorien aufgestellt, über die bisher keine Einigung besteht.

Die Raumsonde New Horizons konnte Pluto und den Kuipergürtel genauer untersuchen und brachte damit neue Erkenntnisse über diesen Bereich des Sonnensystems.

Eigenschaften

Die bisher entdeckten transneptunischen Objekte sind in ihrer Zusammensetzung kometenähnlich. Viele bekannte Kometen stammen nach Bahn-Messungen seit den 1970er Jahren eher aus dem Kuipergürtel als, wie lange Zeit vermutet, aus der Oortschen Wolke. Die Transneptune werden als spezielle Gruppe der Asteroiden angesehen und unterscheiden sich von jenen im Hauptgürtel vor allem durch

ihre sonnenferneren und oft sehr langgestreckten Umlaufbahnen
ihre oft kohlenartige dunkle Farbe (Albedo nur etwa 0,04 – 0,2)
ihre Zusammensetzung aus Lockergestein und Eis, die gleichzeitig den Übergang zu Kometenkernen darstellt.

Objekttypen

Die Transneptune umlaufen die Sonne größtenteils im Kuipergürtel zwischen 30 und 55 AE und gliedern sich in verschiedene Gruppen anhand ihrer Umlaufbahnen. Weiterhin wird zwischen „kalten“ und „heißen“ Objekten unterschieden. Die Bezeichnung als „kalt“ und „heiß“ beruht nicht auf einem Temperaturunterschied, sondern auf dem dynamischen Verhalten in Analogie zu Teilchen in einem Gas, die ihre Relativgeschwindigkeit erhöhen, wenn sie erhitzt werden.

Kalte Objekte zeigen wenig Anzeichen von Bahnstörungen, haben eine wenig exzentrische und näherungsweise kreisförmige Umlaufbahn und bewegen sich auf einer Bahn nahe der Ekliptik
Heiße Objekte sind solche, die durch Einflüsse anderer Himmelskörper deutlich von einer Kreisbahn in der Ekliptik abweichen und hohe Exzentrizität oder hohe Inklination aufweisen

Resonante KBO

Ein Drittel aller Kuipergürtel-Objekte steht in verschiedenen Bahnresonanzen zum Planeten Neptun. Ihre Umlaufzeiten stehen also in einem einfachen Zahlenverhältnis zu der des Neptun von 164,79 Jahren. Gemäß dem dritten Keplerschen Gesetz haben Objekte mit gleicher Bahnresonanz auch ähnlich große Halbachsen. Die übrigen Bahnelemente wie deren Form (Exzentrizität) und deren Lage (Inklination, Länge des aufsteigenden Knotens und Argument der Periapsis) sind jedoch sehr verschieden. Häufige Resonanzen sind:

Resonanz^[2]	Umlaufzeit ¹ (Jahre)	große Halbachse ¹(AE)	Bezeichnung	Beispiele
2:3	247	39,4	Plutino	Pluto, Ixion, Huya, 2003 VS₂, Orcus, 2003 AZ₈₄
3:5	275	42,3		1994 JS, 2001 YH₁₄₀, 2003 US₂₉₂
4:7	288	43,6		1999 HT₁₁, 2000 OY₅₁, 2001 KP₇₇, 2002 PA₁₄₉, 1999 CD₁₅₈
1:2	330	47,7	Twotino	1996 TR₆₆, 1998 SM₁₆₅, 2002 WC₁₉, 2000 JG₈₁, 1999 RB₂₁₆
2:5	412	55,4		1998 WA₃₁, 2002 TC₃₀₂, 2001 KC₇₇, 2002 GG₃₂, 2003 UY₁₁₇
1:3	494	62,5		2003 LG₇, 2005 EO₂₉₇

¹

Näherung. Es gibt auch Einflüsse anderer Objekte auf die Bahnen, woraus sich Streuungen ergeben.

Die Plutinos sind nach ihrem als erstem entdeckten Mitglied Pluto benannt. Twotinos sind eine Abwandlung dieses Begriffes entsprechend dem Zahlenverhältnis 2:1.

Klassische KBO (Cubewanos)

Eine weitere Kategorie bilden die Cubewanos (oder „klassische KBO“, CKBO). Cubewanos weisen keine Bahnresonanz mit den äußeren Planeten auf. Die Gruppe ist benannt nach 1992 QB₁, dem ersten entdeckten Objekt dieser Gruppe, das später Albion genannt wurde. Die Objekte bewegen sich mit kleinen Exzentrizitäten auf nahezu kreisförmigen Bahnen zwischen 42 und 50 AE mit Bahnneigungen von bis zu 30°. Etwa 2/3 der bekannten KBO bewegen sich auf einer solchen kreisähnlichen Bahn um die Sonne. Zu dieser Gruppe gehören die 1000-km-Objekte Quaoar und Varuna.

Gestreute KBO

Gestreute KBO (oder Scattered Disk Objects, SDO) bewegen sich mit großen Exzentrizitäten auf Bahnen mit Perihel nahe 35 AE und Aphel bis einige hundert AE. Bis jetzt sind circa 500 dieser gestreuten KBO bekannt (zum Beispiel (15874) 1996 TL₆₆ mit einer stark elliptischen Bahn und einer Bahnneigung von 24°), wohl erst ein winziger Bruchteil der tatsächlich existierenden.

Detached Objects

Die Bahnen einiger transneptunischer Objekte können nicht allein mittels Streuung durch Neptun erklärt werden. Diese „freistehenden Objekte“ (englisch „Detached Objects“ (DO) oder „Distant Detached Objects“ (DDO)) haben ein Perihel von mehr als 40 AE, was nicht durch Neptuns Gravitation verursacht sein kann. Die Erklärungsansätze beinhalten eine Störung von außerhalb des Kuipergürtels, z. B. durch einen vorbeifliegenden Stern^[3] oder einen außerhalb des Gürtels befindlichen Planeten.^[4] Gegenwärtig sind etwa 60 bekannt.

Sednoiden

Ende 2003 wurde mit Sedna ein Objekt in seinerzeit dreifacher Pluto-Entfernung entdeckt, das sich auf einer äußerst langgezogenen Ellipse weit außerhalb des Kuipergürtels, aber noch nicht in der Oortschen Wolke bewegt und einen neuen Prototyp darstellt. Es ist rund 995 km groß und wurde nach der zentralen Meeresgöttin der Inuit Sedna benannt. Man fand 2012 VP₁₁₃ und später weitere Objekte mit ähnlichen Bahnelementen.

Die Ausrichtung ihrer Apsidenlinien und ihre ähnliche Inklination führten Konstantin Batygin und Michael E. Brown zu dem Schluss, ein noch nicht entdeckter „Planet Neun“ erzwinge die gleichförmige Ausrichtung der Umlaufbahnen dieser DDO.^[5] Eine allgemein akzeptierte Theorie dazu gibt es bisher jedoch noch nicht.

Bahnparameter hoch-extremer transneptunischer Objekte mit Perihelien > 50 AE und großen Halbachsen > 150 AE^[6]
Objekt	große Halbachse a (AE)	Exzentrizität e	Perihel q (AE)	Aphel Q (AE)	Inklination i (°)	Argument der Periapsis (°)	Länge des aufst. Knotens Ω (°)	Umlaufzeit T (Jahre)	Absolute Helligkeit H (mag)
Sedna	541,6	0,859	76,37	1006,9	11,93	310,84	144,30	12.600	1,52
2012 VP₁₁₃	273,9	0,7059	80,54	467.2	24,02	294,07	90,85	4.530	4,09
Leleākūhonua	1389	0,9532	65,07	2713	11,67	117,58	301,00	51.800	5,57
2013 SY₉₉	884,5	0,9434	50,04	1719,00	4,21	31,78	29,53	26.300	6,84
2019 EE₆	165,5	0,5488	74,67	256,28	162,95	44,76	201,04	2.130	6,41
2021 RR₂₀₅	1185	0,9530	55,655	2314,82	7,64	208,99	108,37	40.800	6,74

Bekannte Objekte

Die hellsten bekannten TNO (mit absoluter Helligkeit ≤ 4,0):

Legende zur nachfolgenden Tabelle (Bedeutung der Spalten)
Name	Eigenname
M_V	Absolute Helligkeit
A	Albedo
D	Äquatordurchmesser (in km)
a	Große Halbachse (in AE)
e	Numerische Exzentrizität
i	Bahnneigung (in Grad)
T	Umlaufdauer (in Erdjahren)
Gr	Gruppe ANO = Anomalie CKBO = Cubewano KBO = Kuipergürtelobjekt (allgemein) PLU = Plutino SDO = Scattered Disk Object
EJ	Jahr der Entdeckung

Name	M_V	A	D	a	e	i	T	Gr	EJ
Pluto	−1,0	0,49 – 0,66	2370	039,48	0,249	17,2	00.247,94	PLU	1930
Eris	−1,1	0,85 ± 0,07	2326	067,73	0,441	44,1	00.556,41	SDO	2005
Makemake	−0,3	0,77 ± 0,03	1502 ± 45_äqu × 1430 ± 9_pol	045,75	0,155	29,0	00.309,41	KBO	2005
Haumea	–0,2	0,8 ± 0,07	1920 × 1540 × 990	043,27	0,190	28,2	00.284,61	KBO	2005
Sedna	–1,5	0,32 ± 0,06	0995 ± 80	515	0,852	11,9	11.929	ANO	2003
Gonggong	–1,8	0,089 ^+0,031_−0,009^[7]	1535 ⁺⁷⁵_-225^[7]	067,06	0,506	30,9	00.549,16	SDO	2007
Orcus	–2,2	0,23	0917 ± 25	039,47	0,218	20,6	00.247,97	PLU	2004
Quaoar	–2,4	0,10 ± 0,03	1100 ± 5	043,32	0,035	08,0	00.285,09	CKBO	2002
Varda	–3,3	0,102 ± 0,024	0705 ± 75	045,74	0,140	21,5	00.309,41	KBO	2003
2002 TX₃₀₀	–3,4	0,88 ^+0,015_−0,008	0286 ± 10	043,16	0,121	25,9	00.283,56	CKBO	2002
2005 UQ₅₁₃	–3,4	0,202 ^+0,084_−0,049	0498 ⁺⁶³₋₇₅	043,24	0,150	25,7	00.284,37	CKBO	2005
2002 AW₁₉₇	–3,4	0,112 ± 0,012	0768 ± 38	047,52	0,131	24,3	00.327,64	CKBO	2002
Gǃkúnǁʼhòmdímà	–3,5	0,167 ^+0,058_−0,038	0614 ± 15	073,81	0,492	23,3	00.634	SDO (DO)	2007
Ixion	–3,6	0,141 ± 0,011	0617 ± 19	039,46	0,242	19,6	00.249,89	PLU	2001
Varuna	–3,7	0,127 ± 0,04	0668 ⁺¹⁵⁴₋₈₆	043,16	0,051	17,2	00.283,56	CKBO	2000
2002 MS₄	–3,7	0,051 ^+0,036_−0,022	0934 ± 47	041,68	0,146	17,7	00.269,06	KBO	2002
2003 AZ₈₄	–3,7	0,107 ^+0,023_−0,016	0727 ± 65	039,66	0,176	13,6	00.249,79	KBO	2003
2005 RN₄₃	–3,7	0,11	0679 ⁺⁵⁵₋₇₃	041,36	0,019	19,3	00.265,98	CKBO?	2005
2002 UX₂₅	–3,8	0,107 ^+0,005_−0,008	0665 ± 29	042,66	0,144	19,5	00.278,60	CKBO	2002
2002 TC₃₀₂	–3,9	0,115 ^+0,047_−0,033	0584 ⁺¹⁰⁵₋₈₈	055,36	0,296	35,1	00.412	SDO	2002
Salacia	–3,9	0,035 ^+0,010_−0,007	0854 ± 45	041,88	0,108	23,9	00.271,00	KBO	2004
2007 JJ₄₃	–3,9	0,13 ^+0,09_−0,07	0610 ⁺¹⁷⁰₋₁₄₀	048,27	0,163	12,0	00.335,40	KBO	2007
2004 GV₉	–4,0	0,0770 ^+0,0084_−0,0077	0680 ± 34	042,12	0,081	22,0	00.273,38	CKBO?	2004
2010 KZ₃₉	–4,0	0,10	0600 geschätzt	045,11	0,056	26,1	00.302,97	CKBO?	2010
2012 VP₁₁₃^[8]	–4,0	0,2 geschätzt	0450 geschätzt	261	0,691	24,0	04.200	ANO	2012
2004 XA₁₉₂^[9]	–4,2	0,26 ^+0,34_−0,15	0339 ⁺¹²⁰₋₉₅	047,29	0,250	38,1	00.325,23	KBO	2004

Besonders weit entfernte Objekte

Transneptunische Objekte mit Aphelen Q > 1000 AU^[10]^[11]
Objekt	Q (AE)	a (AE)	e	q (AE)	i (°)	T (a)
(90377) Sedna	1007	542	0,859002	76,37	11,93	12606 ± 6
2013 RA₁₀₉	1008	527	0,912660	46,04	12,40	12100 ± 50
2012 KA₅₁	1016	510	0,990463	4,87	70,86	11530 ± 170
2013 GW₁₄₁	1033	528	0,955462	23,52	32,13	12135 ± 11
2015 SA₅₇	1052	534	0,970786	15,60	45,35	12339 ± 9
(523622) 2007 TG₄₂₂	1119	577	0,938392	35,56	18,59	13867 ± 12
2015 KG₁₆₃	1242	641	0,936846	40,49	14,02	16235 ± 141
2002 RN₁₀₉	1295	649	0,995881	2,67	58,42	16500 ± 1000
(87269) 2000 OO₆₇	1327	674	0,969107	20,82	20,07	17491 ± 15
A/2018 W₃	1342	673	0,993624	4,29	104,80	17457 ± 200
A/2021 E₄	1389	697	0,993288	4,68	116,36	18388 ± 23
2021 DK₁₈	1426	735	0,939482	44,49	15,45	19900 ± 2600
2005 VX₃	1717	861	0,995210	4,12	112,65	25250 ± 6500
2013 SY₉₉	1719	884	0,943428	50,04	4,21	26300 ± 1100
2012 DR₃₀	1878	946	0,984657	14,52	78,00	29100 ± 30
A/2022 B₃	1957	980	0,996228	3,70	132,06	30700 ± 270
(308933) 2006 SQ₃₇₂	2062	1043	0,976773	24,23	19,42	33700 ± 40
2019 EU₅	2108	1077	0,956580	46,78	18,20	35400 ± 11400
A/2019 N₂	2115	1059	0,998163	1,94	89,43	34400 ± 16800
2013 BL₇₆	2261	1135	0,992594	8,40	98,57	38230 ± 60
2021 RR₂₀₅	2315	1185	0,953043	55,65	7,64	40800 ± 1300
2017 MB₇	2420	1212	0,996335	4,44	55,86	42200 ± 840
(541132) Leleākūhonua	2713	1389	0,953161	65,07	11,67	51800 ± 10300
2014 FE₇₂	3560	1798	0,980029	35,90	20,67	76200 ± 7100
A/2024 D₁	3876	1941	0,996546	6,71	132,46	85500 ± 81300
2010 LN₁₃₅	20162	10082	0,999828	1,73	64,70	1010000 ± 450000
A/2020 M₄	29020	14513	0,999590	5,95	160,13	1748000 ± 38000

Siehe auch

Liste von transneptunischen Objekten

Literatur

David C. Jewitt u. a.: Trans-Neptunian objects and comets. Springer, Berlin 2008, ISBN 978-3-540-71957-1.
John K. Davies: Beyond Pluto – exploring the outer limits of the solar system. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2001, ISBN 0-521-80019-6.
Alan Fitzsimmons u. a.: Minor bodies in the outer solar system. Springer, Berlin 2001, ISBN 3-540-41152-6.

Weblinks

Commons: Transneptunische Objekte – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Astro Corner: Trans-Neptun-Objekte
List Of Transneptunian Objects (englisch)

Einzelnachweise

↑ Pluto der problematische Planet. In: David Baker, Todd Ratcliff: Extreme Orte. Rowohlt, 2010, ISBN 978-3-498-00660-0, S. 198 f.
↑ Liste klassifizierter Objekte im MPC Oktober 2008.
↑ Morbidelli, Alessandro; Levison, Harold F. (November 2004). Scenarios for the Origin of the Orbits of the Trans-Neptunian Objects 2000 CR105 and 2003 VB12. The Astronomical Journal 128 (5): 2564–2576. arxiv:astro-ph/0403358
↑ Rodney S. Gomes; Matese, J; Lissauer, J (2006). A distant planetary-mass solar companion may have produced distant detached objects. Icarus (Elsevier) 184 (2): 589–601. doi:10.1016/j.icarus.2006.05.026
↑ K. Batygin, M. E. Brown: Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System. In: The Astronomical Journal. Band 151, Nr. 2, 2016, S. 22–34, doi:10.3847/0004-6256/151/2/22
↑ SSD-Daten. (JSON-Daten) In: Small-Body Database Query. Caltech/JPL; abgerufen am 30. Januar 2022
↑ ^a ^b Róbert Szabó et al.: Pushing the Limits of K2: Observing Trans-Neptunian Objects. S3K2: Solar System Studies with K2 (Memento vom 5. März 2016 im Internet Archive) (PDF)
↑ Chadwick A. Trujillo, Scott S. Sheppard: A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units. In: Nature, 507 (7493), 2014, S. 471, doi:10.1038/nature13156
↑ E. Vilenius, C. Kiss, T. Müller, M. Mommert, P. Santos-Sanz, A. Pál, J. Stansberry, M. Mueller, N. Peixinho, E. Lellouch, S. Fornasier, A. Delsanti, A. Thirouin, J. L. Ortiz, R. Duffard, D. Perna, F. Henry: TNOs are Cool: A survey of the trans-Neptunian region. X. Analysis of classical Kuiper belt objects from Herschel* and Spitzer observations. (PDF; 519 kB) 2014, S. 13 (englisch)
↑ Liste von Objekten mit Q>1000. Minor Planet Center (MPC) der Internationalen Astronomischen Union (IAU), abgerufen am 22. März 2024.
↑ JPL Small-Body Database Query

[problempluto-1] Pluto der problematische Planet. In: David Baker, Todd Ratcliff: Extreme Orte. Rowohlt, 2010, ISBN 978-3-498-00660-0, S. 198 f.

[MPC-2] Liste klassifizierter Objekte im MPC Oktober 2008.

[Morbidelli2004-3] Morbidelli, Alessandro; Levison, Harold F. (November 2004). Scenarios for the Origin of the Orbits of the Trans-Neptunian Objects 2000 CR105 and 2003 VB12. The Astronomical Journal 128 (5): 2564–2576. arxiv:astro-ph/0403358

[Gomes2006-4] Rodney S. Gomes; Matese, J; Lissauer, J (2006). A distant planetary-mass solar companion may have produced distant detached objects. Icarus (Elsevier) 184 (2): 589–601. doi:10.1016/j.icarus.2006.05.026

[Batygin-Brown_2016-5] K. Batygin, M. E. Brown: Evidence for a Distant Giant Planet in the Solar System. In: The Astronomical Journal. Band 151, Nr. 2, 2016, S. 22–34, doi:10.3847/0004-6256/151/2/22

[Ssd-Api-6] SSD-Daten. (JSON-Daten) In: Small-Body Database Query. Caltech/JPL; abgerufen am 30. Januar 2022

[szabo2015-7] Róbert Szabó et al.: Pushing the Limits of K2: Observing Trans-Neptunian Objects. S3K2: Solar System Studies with K2 (Memento vom 5. März 2016 im Internet Archive) (PDF)

[2012vp113-8] Chadwick A. Trujillo, Scott S. Sheppard: A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units. In: Nature, 507 (7493), 2014, S. 471, doi:10.1038/nature13156

[TNOsCool8-9] E. Vilenius, C. Kiss, T. Müller, M. Mommert, P. Santos-Sanz, A. Pál, J. Stansberry, M. Mueller, N. Peixinho, E. Lellouch, S. Fornasier, A. Delsanti, A. Thirouin, J. L. Ortiz, R. Duffard, D. Perna, F. Henry: TNOs are Cool: A survey of the trans-Neptunian region. X. Analysis of classical Kuiper belt objects from Herschel* and Spitzer observations. (PDF; 519 kB) 2014, S. 13 (englisch)

[mpc-1000-10] Liste von Objekten mit Q>1000. Minor Planet Center (MPC) der Internationalen Astronomischen Union (IAU), abgerufen am 22. März 2024.

[11] JPL Small-Body Database Query

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