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Planetensystem: Uranus: KO in (mindestens) zwei Runden

Eine ganze Serie von Zusammenstößen soll für die merkwürdige Schieflage von Uranus’ Rotationsebene verantwortlich sein. Dies ergeben neue Simulationsdaten. Im Gegensatz zur bislang vorherrschenden Theorie könnte dieser Erklärungsansatz auch ein Rätsel der Uranusmonde lösen.
Uranus
Uranus mit Monden
Uranus mit Monden | So erscheint Uranus im Amateurteleskop mit Titania, Oberon und Umbriel, einigen seiner Monde. Ariel wäre als vierter Mond ebenfalls in Reichweite des Teleskops, doch er befand sich zum Zeitpunkt der Aufnahme zu nah am überbelichteten Planeten. Die Aufnahme entstand mit Hilfe einer CCD-Kamera vom Typ Meade DSI II und einem 8-Zoll-Refraktor am 29. September 2009 um 1:30 Uhr MEZ.
Uranus hat von allen Planeten des Sonnensystems die mit Abstand größte Neigung seiner Rotationsachse gegen die Umlaufebene: Die Kippung beträgt 98 Grad – weit mehr als die der Erde (23 Grad) oder Saturn und Neptun (29 Grad). Uranus "rollt" gewissermaßen um die Sonne, wenn die Achse in Richtung des Zentralgestirns zeigt. Über ein halbes Uranusjahr (42 Erdjahre) ist nur die Nordhalbkugel des Planeten von der Sonne beschienen, die übrige Zeit die Südhalbkugel. Die einzigen Nahaufnahmen des Planeten zeigen daher ausschließlich die Südhemisphäre des Uranus: Sie stammen von der Raumsonde Voyager 2, die ihn im Januar 1986 passierte.

Als Ursache für diese Seitenlage wird meist ein vermuteter, heftiger Impakt in der Frühzeit des Sonnensystems ins Feld geführt. Ein Körper von mehrfacher Erdmasse soll Uranus demzufolge "umgestoßen" haben. Diese Erklärung hat leider einen gewaltigen Schwachpunkt: Die Monde des Uranus müssten durch solch einen Impakt weiterhin in ihren alten Bahnen verblieben sein. Stattdessen umkreisen sie Uranus in der Ebene seines heutigen Äquators. Auch die Monde mussten daher mit umgestoßen worden sein.

Nahinfrarotaufnahme des Uranus
Nahinfrarotaufnahme des Uranus | Die Nahinfrarotaufnahme zeigt Uranus mit seinem Ringsystem. Wie der Planet selbst befinden sich auch die Ringe in einem Winkel von 98 Grad zur Bahnebene des Planeten.
Dies ist nur möglich, wenn Uranus und sein Mondsystem zum Zeitpunkt des hypothetischen Impakts noch in ihrer Entstehung begriffen waren. Die protoplanetare Scheibe, aus der sich später die Monde bilden sollten, hätte sich dann in Form eines flachen, torusförmigen Rings um den neuen Äquator angeordnet. Durch Kollisionen innerhalb der Scheibe würde diese im Laufe der Zeit weiter abflachen und schließlich die Monde mit deren heutigen Orbits ausbilden.

Dieses Szenario erhielten jedenfalls Alessandro Morbidelli vom Observatoire de la Cote d’Azur in Nizza und seine Mitarbeiter, als sie den vermuteten Uranus-Impakt im Computer nachbildeten. Allerdings stießen sie auch auf ein unerwartetes Resultat: Die Monde sollten anschließend retrograd, also entgegen der Rotationsrichtung umlaufen. Das aber tun sie in der Realität nicht – die Umlaufbewegung der Monde stimmt mit der Rotationsrichtung des Planeten überein.

Änderten Morbidelli und seine Mitstreiter die Simulationsbedingungen aber so, dass nicht ein einziger KO-Schlag, sondern eine Serie von mindestens zwei Impakten den Uranus trafen, so stieg die Wahrscheinlichkeit, dass die Monde prograde Orbits bildeten, deutlich an. Vor diesem Hintergrund scheint es wahrscheinlich, dass gleich mehrere Impaktkörper Uranus auf die Seite geworfen haben – alle während der Entstehungsphase seines Mondsystems. Dieses Ergebnis liegt mit den gängigen Vorstellungen von der Entstehung der Gasplaneten des Sonnensystems über Kreuz, wie auch Morbidelli einräumt. Denen zu Folge hätte es solch große Kollisionen gar nicht geben dürfen, oder zumindest nur sehr selten. Diese Standardtheorie müsse nun umgeschrieben werden.

Jan Hattenbach

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  • Quellen
ApJ, im Druck

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