Transneptunisches Objekt

Als transneptunisches Objekt (TNO) oder auch seltener Transneptun bezeichnet man alle Himmelskörper des Sonnensystems, deren mittlere Umlaufbahn (große Halbachse) jenseits der Bahn des äußersten Gasplaneten Neptun liegt.

Schematische Darstellung der Verteilung der Objekte am Rand des Sonnensystems, die Entfernung von der Sonne in AU (waagrechte Achse) ist gegen die Bahnneigung (senkrechte Achse) abgetragen. (gelb: Zentauren, rot: resonante KBO, blau: Cubewanos, grau: SDO)

Vergleich einiger großer transneptunischer Objekte mit der Erde (Zumeist Phantasiezeichnungen. Bildüberschrift Stand September 2021). 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. 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. In diesem Zusammenhang sind kalte Objekte solche, die wenig Anzeichen von Bahnstörungen zeigen und 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	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 dem ersten entdeckten Objekt dieser Gruppe Albion (vormals „1992 QB₁“). 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 Periheldistanzen nahe 35 AE und Apheldistanzen 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 Periheldistanzen 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 oder einen außerhalb des Gürtels befindlichen Planeten. 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 einige 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.

Bahnparameter hoch-extremer transneptunischer Objekte mit Perihelien > 50 AE und großen Halbachsen > 150 AE

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
MV	Absolute Helligkeit
A	Albedo
D	Äquatordurchmesser (in km)
a	Große Halbachse (in AU)
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	MV	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 ± 45äqu × 1430 ± 9pol	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	1535 ^+75-225	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	–4,0	0,2 geschätzt	0450 geschätzt	261	0,691	24,0	04.200	ANO	2012
2004 XA192	–4,2	0,26 ^+0,34−0,15	0339 ^+120−95	047,29	0,250	38,1	00.325,23	KBO	2004

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

1. Pluto der problematische Planet. In: David Baker, Todd Ratcliff: Extreme Orte. Rowohlt, 2010, ISBN 978-3-498-00660-0, S. 198 f.
2. Liste klassifizierter Objekte im MPC Oktober 2008.
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
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
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
6. SSD-Daten. (JSON-Daten) In: Small-Body Database Query. Caltech/JPL; abgerufen am 30. Januar 2022 
7. (Memento des Originals vom 5. März 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/lcogt.net (PDF)
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
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)