Zusammenfassung:
Astronomen gingen ursprünglich davon aus, dass es in den äußeren Bereichen des Sonnensystems jenseits der Neptunbahn eine große Anzahl winziger Eisobjekte geben würde. Bei der bislang umfassendsten Untersuchung mithilfe des James-Webb-Weltraumteleskops und des Hubble-Weltraumteleskops stellte das Forscherteam jedoch fest, dass die Realität nicht mit einigen theoretischen Vorhersagen übereinstimmt: Die Zahl dieser Mikro-Himmelskörper ist weitaus geringer als bisher angenommen.
Diese Forschung konzentriert sich auf Transneptunische Objekte (TNOs), bei denen es sich um kleine eisige Objekte handelt, die außerhalb der Neptunbahn verteilt sind und als „primitive Baumaterialien“ gelten, die von der frühen Entstehung des Sonnensystems übrig geblieben sind. Da diese Objekte wichtige Informationen über das Entstehungsstadium des Sonnensystems enthalten, waren sie schon immer wichtige Anhaltspunkte für die Erforschung des Planetenentstehungsprozesses.
Um nach diesen extrem weit entfernten und lichtschwachen Objekten zu suchen, nutzte das Forschungsteam erstmals gemeinsam das Hubble-Weltraumteleskop und das Webb-Weltraumteleskop, um gleichzeitige Beobachtungen desselben Himmels durchzuführen. Hubble ist für die Beobachtung des sichtbaren Lichtbandes verantwortlich, während Webb für das Infrarotband verantwortlich ist. Durch die Kombination der Daten beider können Forscher die Umlaufbahnen, Größen und Oberflächenfarbeigenschaften dieser Himmelskörper bestimmen.
Bei der Untersuchung entdeckte das Forschungsteam insgesamt 27 bisher unbekannte Trans-Neptun-Objekte. Einige dieser Ziele gehören zu den kleinsten und lichtschwächsten Objekten dieser Art, die jemals direkt beobachtet wurden. Der minimale Zieldurchmesser beträgt etwa 5 Kilometer, was nur einem Fünftel der Beobachtungsgrenze der modernsten Bodenteleskope entspricht.
Diese Objekte sind extrem lichtschwach und die meisten mehr als 100 Millionen Mal schwächer als Objekte, die mit bloßem Auge sichtbar sind. Wie dunkel ist eines der Ziele? Forscher beschreiben, dass es genauso schwierig ist, auf der Erde zu stehen und eine kleine Gruppe Glühwürmchen zu beobachten, die auf der Mondoberfläche leuchten.
Ursprünglich erwarteten Wissenschaftler, dass die Anzahl solcher Objekte mit abnehmender Größe deutlich zunehmen würde. Tatsächliche Beobachtungen zeigen jedoch, dass die Anzahl kleiner transneptunischer Objekte deutlich geringer ist als von einigen Planetenentstehungsmodellen vorhergesagt.
Diese Entdeckung ist von großer Bedeutung für das Verständnis der Entstehungsgeschichte des Sonnensystems.
Die aktuelle Mainstream-Theorie besagt, dass Staub und winzige Partikel, die im frühen Sonnensystem die Sonne umkreisten, sich nach und nach zu Himmelskörpern zusammenfanden, die „Planeten“ genannt wurden. Diese Planetesimale kollidierten weiter und verschmolzen zu Planeten. In der Region außerhalb von Neptun konnte dieser Prozess jedoch nicht abgeschlossen werden, sodass noch immer zahlreiche Relikte aus den frühen Stadien der Entstehung erhalten sind.
Forscher gingen ursprünglich davon aus, dass mehrere Kollisionen diese kleinen Himmelskörper kontinuierlich zertrümmern und so immer mehr und kleinere Fragmente erzeugen würden. Die neuesten Erkenntnisse deuten jedoch darauf hin, dass dies offenbar nicht wie erwartet geschieht.
Neben ihrer geringen Anzahl überraschten auch die Farben dieser Objekte die Forscher.
Einigen Modellen zufolge sollte sich die Oberflächenzusammensetzung kleiner Himmelskörper nach Milliarden von Jahren der Kollisionen erheblich von der Oberflächenzusammensetzung großer ähnlicher Himmelskörper unterscheiden. Tatsächliche Beobachtungen haben jedoch ergeben, dass diese neu entdeckten kleinen transneptunischen Objekte sehr ähnliche Farbeigenschaften wie größere Mitglieder aufweisen.
Da Farbe als wichtiger „Fingerabdruck“ der Oberflächenzusammensetzung gilt, bedeutet dieses Ergebnis, dass diese winzigen Himmelskörper möglicherweise die ursprünglichen Eigenschaften ihrer Entstehung über ihre lange Geschichte hinweg beibehalten haben und ihre Oberflächeneigenschaften aufgrund häufiger Kollisionen nicht vollständig verändert haben.
Das Forschungsteam analysierte außerdem zwei verschiedene Arten transneptunischer Objekte.
Eine Kategorie nennt sich „kalte“ transneptunische Objekte. Diese Himmelskörper bewegen sich immer auf einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn in der Nähe der Hauptebene des Sonnensystems und es wird angenommen, dass sie im Wesentlichen den Zustand beibehalten haben, in dem sie sich bei ihrer Geburt befanden. Die andere Kategorie nennt sich „heiße“ transneptunische Objekte. Die Forschung geht davon aus, dass sie ursprünglich im Gebiet zwischen Uranus und Neptun entstanden sind. Später, als die äußeren Riesenplaneten wanderten, wurden sie durch die Schwerkraft in weiter entfernte Umlaufbahnen geschleudert. Jetzt sind ihre Flugbahnen geneigter und stark elliptisch.
Überraschenderweise zeigen diese Himmelskörper, unabhängig davon, ob sie zur „heißen“ oder zur „kalten“ Gruppe gehören, ähnliche Größenverteilungsmuster.
Die Forscher sagten, dies bedeute, dass der Planetesimalbildungsprozess möglicherweise nicht sehr empfindlich auf die ursprüngliche Umgebung der Sternscheibe zu diesem Zeitpunkt reagiert. Unabhängig davon, ob die Entstehungsumgebung dichter oder spärlicher, heißer oder kälter ist, ist die Größenverteilung der resultierenden Planetesimale ziemlich ähnlich.
Was noch interessanter ist, ist, dass diese Himmelskörper immer noch die charakteristischen Informationen ihres „Geburtsorts“ zu bewahren scheinen. Selbst nach Milliarden von Jahren der Umlaufbahnstörungen oder sogar nach dem Ausschleudern in entfernte Gebiete behalten sie in physikalischen Merkmalen wie der Farbe noch Spuren ihrer Entstehungszeit.
Forscher glauben, dass dies zeigt, dass sich diese Himmelskörper in gewissem Maße daran „erinnern“, wie sie geboren wurden.
Diese Entdeckung stellt nicht nur einige Vorhersagemodelle über die Anzahl der Objekte jenseits von Neptun in Frage, sondern liefert auch neue Einschränkungen für das Verständnis des Planetenentstehungsmechanismus in den frühesten Stadien des Sonnensystems.
Während die Webb- und Hubble-Teleskope weiterhin tiefergehende Beobachtungen durchführen, hoffen die Astronomen, weiter zu erklären, warum diese mikroskopisch kleinen Objekte nicht häufig vorkommen, warum sie ihre ursprünglichen Oberflächeneigenschaften so lange beibehalten können und was diese Phänomene die wahre Geschichte der Entstehung des Sonnensystems widerspiegeln.
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