Plutomonde als Modell für Planeten von Doppelsternen

Cambridge (USA) – Der kleinste, noch namenlose Mond des Zwergplaneten Pluto erweist sich für die Astronomen als Glücksfall: Er erlaubt es den Forschern nicht nur, die Massen der anderen Plutomonde genauer als bisher zu bestimmen, sondern auch Planetensysteme bei Doppelsternen zu simulieren. Die Massen der Monde Nix und Hydra sind etwa zehnmal geringer als nach früheren Untersuchungen angenommen, berichten Wissenschaftler im Fachblatt „Astrophysical Journal“. Die beobachtete Bahnbewegung des kleinen Mondes zeige außerdem, dass die Abstände zwischen Planeten, die einen Doppelstern umkreisen, größer sind als bei einem Einzelstern.

Die Grafik zeigt Pluto in der Mitte, nah um den Zwergplaneten kreist der Mond Charon, die Bahnen der weiteren Monde Nix, der namenlose P4 und Hydra haben einen größeren Durchmesser.
Pluto mit Monden

„Das Pluto-System ist ein einzigartiges Laboratorium für die Untersuchung von Doppelsystemen mit mehreren Begleitern niedriger Masse“, schreiben Andrew Youdin, Kaitlin Kratter und Scott Kenyon vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge. Pluto und sein auf einer engen Bahn kreisender, großer Mond Charon sind dabei der Prototyp sowohl für Doppelsterne als auch für andere doppelte Himmelskörper. Neben Charon besitzt Pluto mit Nix, Hydra und dem 2011 entdeckten Mond drei Begleiter, die ein gutes Modell für ein Planetensystem um einen Doppelstern darstellen.

Das Forschertrio hat die Stabilität der Bahn des kleinsten Mondes mithilfe von Computersimulationen untersucht. Je größer die Masse der Monde Nix und Hydra ist, desto stärker stören sie die Bahn des kleineren Begleiters. Aus der Annahme einer langfristigen Stabilität der Umlaufbahnen erhalten die Astronomen daher Obergrenzen für die Massen von Nix und Hydra. Sie liegen bei 10 bis 100 Billionen Tonnen – das klingt nach viel, ist aber nur rund der hundertmillionste Teil der Erdmasse.

Da die drei kleinen Monde nicht Pluto, sondern den Schwerpunkt des Doppelsystems Pluto-Charon umkreisen, lässt sich ihr dynamisches Verhalten gut mit Planeten auf Umlaufbahnen um einen Doppelstern vergleichen. „Dort ist die Stabilität sehr viel empfindlicher als bei Planeten, die einen Einzelstern umkreisen“, so Youdin. Aus ihren Simulationen des Pluto-Systems schließen die drei Forscher, dass stabile Planetensysteme um einen Doppelstern nur möglich sind, wenn die Abstände zwischen den Planeten größer sind als bei einem Einzelsternsystem. Die Wissenschaftler wollen die Vorhersagen ihres Modells anhand von genauen Messungen überprüfen, die die Raumsonde New Horizons bei ihrem Vorbeiflug an Pluto im Jahr 2015 durchführen kann.