Zwergplanet 2002 XV93 hat «unmögliche» Atmosphäre

Künstlerische Darstellung der Abschwächung des Sternenlichts durch die Atmosphäre von 2002 XV₉₃ während des Vorbeizugs vor einem Stern.Illustration: NAOJ / Ko Arimatsu

Zwergplanet hat «unmögliche» Atmosphäre

2002 XV93 ist ein Zwergplanet im Kuipergürtel und mit rund 550 Kilometern Durchmesser eigentlich zu klein, um eine Gashülle zu halten. Dennoch hat er eine hauchdünne Atmosphäre.

Weit hinter der Bahn des äussersten Planeten Neptun umkreisen zahlreiche Himmelskörper im sogenannten Kuipergürtel die Sonne. Diese transneptunischen Objekte umfassen neben Asteroiden auch Zwergplaneten wie den Pluto, der einst als neunter Planet galt, bis er 2006 zum Zwergplaneten herabgestuft wurde. Objekte im Kuipergürtel, deren Bahnelemente mit denen des Pluto vergleichbar sind, weil sie mit dem Neptun synchronisiert sind, nennen die Astronomen «Plutinos». Zu dieser Gruppe gehört das 2002 entdeckte transneptunische Objekt (612533) 2002  XV₉₃, das für einen Umlauf um die Sonne knapp 245 Jahre benötigt.

Es ist allerdings nicht diese lange Umlaufzeit, mit der 2002 XV₉₃ für Aufsehen in der astronomischen Welt sorgt. Das Objekt, das mit einem Durchmesser von rund 550 Kilometern (etwas mehr als ein Fünftel des Pluto) vermutlich bereits so viel Masse hat, dass es kugelförmig und damit ein Zwergplanet ist, dürfte eine Atmosphäre haben. Dies ist überraschend, denn ein Objekt dieser Grösse ist eigentlich zu massearm, um eine Gashülle halten zu können.

Verräterischer Transit vor einem Stern

Doch genau dies ist der Befund einer Beobachtung eines internationalen Forschungsteams um Ko Arimatsu vom NAOJ Ishigakijima Astronomical Observatory. Die Astronomen beobachteten am 10. Januar 2024 von mehreren Standorten in Japan, wie der Himmelskörper von der Erde aus gesehen vor einem weit entfernten Stern der Magnitude 15,8 im Hintergrund vorbeizog und diesen dabei bedeckte. Das Licht des Sterns verschwand jedoch nicht schlagartig, wie dies normalerweise der Fall ist, sondern schwächte sich kurz vor der Bedeckung ab.

Derselbe Vorgang zeigte sich beim Wiedererscheinen nach der Bedeckung: Es dauerte mehrere Sekunden, bevor der Stern seine normale Helligkeit wieder erreicht hatte. In seinem aktuellen Paper im Fachjournal Nature Astronomy interpretiert das Team diese Helligkeitsschwankung als Indiz für das Vorhandensein einer Atmosphäre. 2002 XV₉₃ ist der bisher kleinste Himmelskörper mit einer Atmosphäre.

Extrem dünn

Sie ist freilich sehr dünn: Die Astronomen schätzen den atmosphärischen Druck auf nur gerade 100 bis 200 Nanobar. Das entspricht fünf bis zehn Millionstel des Luftdrucks auf der Erde. Selbst der Luftdruck der sehr dünnen Atmosphäre auf Pluto ist 50- bis 100-mal grösser. Die Gashülle um 2002 XV₉₃ dürfte jener des Pluto ähneln und überwiegend aus Stickstoff mit Beimengungen von Methan und/oder Kohlenmonoxid bestehen.

Die Atmosphäre des Pluto, wie sie von der Raumsonde New Horizons 2015 aufgenommen wurde.Bild: NASA/Johns Hopkins University Ap

Da ein derart massearmer Körper wie erwähnt eigentlich keine Atmosphäre halten kann – wesentlich grössere Objekte im Kuipergürtel haben keine Gashülle –, stellt sich die Frage, wie und wann sich diese Atmosphäre bildete. Und wie lange sie bestehen bleibt. Sofern kein Nachschub sie wieder auffüllt, dürfte sie gemäss Berechnungen weniger als 1000 Jahre bestehen bleiben. Es ist jedoch noch nicht klar, ob es sich um eine vorübergehende Erscheinung handelt, etwa durch einen Kometeneinschlag, der Gas freisetzte. Oder ob es sich um eine dauerhafte Atmosphäre handelt, die etwa durch Gase, die aus Eisvulkanen strömen, stabilisiert wird. Um diese Frage zu klären, sind weitere Beobachtungen erforderlich. (dhr)

«Conceptual video for Arimatsu et al. (2026)»