Haumea

Allgemeine Daten

Künstlerische Darstellung des Zwergplaneten Haumea und seiner beiden Monde Hi'iaka und Namaka (NASA)
Künstlerische Darstellung des Zwergplaneten Haumea und seiner beiden Monde Hi’iaka und Namaka (NASA)

Obwohl Haumea bereits im September 2008 als Zwergplanet anerkannt wurde, streiten sich bis heute zwei Teams darüber, wem die Entdeckung des Objekts zugesprochen werden soll (siehe die obige Tabelle). Haumea bewegt sich auf einer Umlaufbahn um die Sonne, die typisch für klassische Kuipergürtelobjekte ist: Sie ist weit genug vom gravitativen Einfluss des äußersten Planeten Neptun entfernt, so dass die Umlaufbahn auch über lange Zeiträume hinweg weitgehend stabil bleibt. Der Orbit ist stark gegen die Ekliptik (die Hauptebene des Sonnensystems) geneigt. Der zum Zeitpunkt der Entdeckung große Winkelabstand zur Ekliptik war ein Grund dafür, dass Haumea nicht schon früher aufgefunden wurde.

Nach den Zwergplaneten Pluto und Makemake ist Haumea das dritthellste Objekt des Kuipergürtels und kann schon mit leistungsstarken Amateurteleskopen beobachtet werden. Besondere Erwähnung verdient die enorm hohe Rotationsgeschwindigkeit des Objekts, die bei etwa drei Stunden und 55 Minuten liegt – damit ist Haumea das am schnellsten rotierende Objekt des Sonnensystems, dessen Durchmesser 100 Kilometer übersteigt.

Haumea – Daten
Masse:4,006 * 1021 kg
Dimensionen:ca. 1.960 km * 1.518 km * 996 km
Volumen:ca. 1,24 * 1010 km3
mittlere Dichte:2,6 – 3,3 g/cm3
Temperatur:max. -223° Celsius
Rotationsperiode:3h 55m
Oberflächenbeschleunigung:0,44 m/s2
Anzahl Monde:2
Ringsystem:Nein
Entdeckung / Entdecker:28. Dezember 2004 durch Brown et al. oder Juli 2005 durch Ortiz et al. (beides inoffiziell)
Haumea – Orbitaldaten
Umlaufzeit:281,93 Jahre
mittlere Entfernung von der Sonne:6.432 Mio km = 42,995 AE
Perihel:34,48 AE
Aphel:51,51 AE
Bahnexzentrizität:0,198132061
Bahnneigung:28,22°
mittlere Bahngeschwindigkeit:4,484 km/s
Bildergalerien:
NASA-Photojournalhttp://solarsystem.nasa.gov/planets/ profile.cfm?Object=Dwa_Haumea &Display=Gallery

Oberfläche

Haumea ist wegen der extrem hohen Rotationsgeschwindigkeit ein außergewöhnliches Objekt. Die Rotation von (kugelförmigen) Himmelskörpern führt dazu, dass sie keine exakte Kugelform mehr haben, sondern an den Polen etwas abgeflacht sind, während sich am Äquator ein Wulst bildet. So ist der Äquatordurchmesser der Erde um ungefähr 40 Kilometer größer als ihr Poldurchmesser. Bei dem viel schneller rotierenden Jupiter ist der Effekt noch stärker ausgeprägt: Sein Äquatordurchmesser ist circa 9.000 Kilometer größer als sein Poldurchmesser, die Abweichung von der Kugelform fällt sofort ins Auge.

Bei Haumea treten diese Auswirkungen der schnellen Rotationsperiode von knapp vier Stunden so stark zutage, dass der Zwergplanet eine deutlich elliptische Gestalt hat und nicht nur leicht von der Kugelform abweicht. Aufgrund der elliptischen Form des Objekts ändert sich der Querschnitt der Licht reflektierenden Oberfläche während der Rotation in höherem Maße, als es bei annähernd kugelförmigen Objekten der Fall ist. Astronomen haben daher auch die Vermutung, dass der Großteil der Helligkeitsschwankungen nicht auf bestimmte Strukturen auf der Oberfläche Haumeas zurückzuführen ist, sondern im Wesentlichen vom Querschnitt der reflektierenden Oberfläche abhängt.

Haumea besitzt keine nachweisbare Atmosphäre und die Oberfläche selbst scheint spektroskopischen Beobachtungen zufolge vornehmlich mit kristallinem Wassereis und geringen Anteilen von Cyanwasserstoff (Blausäure) und anorganischer Cyanide bedeckt zu sein (siehe auch astropage.eu News: Zwergplanet Haumea erstrahlt in kristallinem Wassereis). Die hohe Albedo (0,6 – 0,8) stimmt mit dieser Hypothese überein. Das Vorhandensein von derart großen Mengen kristallinem Wassereis ist allerdings nicht leicht zu erklären: Normalerweise bildet es sich bei Temperaturen oberhalb von 131 Kelvin (-142°C) – die durchschnittliche Temperatur auf der Oberfläche Haumeas dürfte aber (abhängig von den zugrunde gelegten Parametern) unterhalb von 50 Kelvin (-223°C) liegen liegen.

Demnach sollte sich kein kristallines, sondern amorphes Wassereis bilden. Zudem trifft die Sonnenstrahlung ohne eine Atmosphäre ungehindert auf die Oberfläche und erodiert sie. Im Laufe von mehreren Millionen Jahren müsste das kristalline Wassereis wieder in seine amorphe Form zurückkehren und die Oberfläche sollte dunkler und rötlicher werden. Die hohe Albedo der Oberfläche Haumeas spricht also dafür, dass dort bestimmte Prozesse ablaufen, die für eine stetige Erneuerung der Oberfläche sorgen. Deren Ursprungsmechanismen sind aber bislang völlig unbekannt.

Computergenerierte Bilder des Zwergplaneten Haumea und des dunklen, roten Flecks (Pedro Lacerda)
Computergenerierte Bilder des Zwergplaneten Haumea und des dunklen, roten Flecks (Pedro Lacerda)

Oben: Neben den Helligkeitsschwankungen, für die der sich verändernde Querschnitt der reflektierenden Oberfläche verantwortlich ist, gibt es nur eine sichtbare Variation, dessen Ursache eine bestimmte Formation auf der Oberfläche ist. Es handelt sich dabei um einen dunkleren, rötlichen Fleck, der möglicherweise eine Einschlagstruktur darstellt.

 

Aufbau

Die schnelle Rotation des Zwergplaneten und seine Dimensionen setzen den Hypothesen über seine innere Struktur enge Grenzen: Wenn Haumea ähnlich aufgebaut wäre wie Pluto (ein dicker Eismantel über einem kleinen Gesteinskern), dann hätte die schnelle Rotationsgeschwindigkeit eine noch länglichere Gestalt bedingt, als man anhand der Lichtkurve berechnen kann. Die Lichtkurve und die Dimensionen Haumeas deuten eher darauf hin, dass der Zwergplanet einen relativ großen Gesteinskern besitzt, der von einem vergleichsweise dünnen Eismantel umgeben ist.

Die für Objekte des Kuipergürtels hohe mittlere Dichte von 2,6 – 3,3 g/cm3 ist ein weiterer Anhaltspunkt, der diese These stützt. Vor vielen Millionen Jahren kollidierte Haumea offenbar mit einem anderen großen Objekt, wodurch ein Großteil des Eismantels abgesprengt wurde. Diese Theorie könnte auch die extrem schnelle Rotationsperiode erklären.

 

Monde

Daten der Monde Haumeas
Name/Bezeichnung:Hi’iaka / Haumea INamaka / Haumea II
Durchmesser (km):ca. 310ca. 170
Masse (kg):ca. 0,179 * 1020ca. 0,179 * 1019
Umlaufzeit (d):ca. 49,64ca. 18,28
gr. Halbachse (km):ca. 49.880ca. 25.657

Die beiden Monde Hi’iaka und Namaka wurden im Jahr 2005 entdeckt und umkreisen Haumea in einer durchschnittlichen Entfernung von knapp 50.000 beziehungsweise etwas mehr als 25.000 Kilometern. Im Gegensatz zur fast kreisförmigen Umlaufbahn Hi’iakas ist der Orbit von Namaka stark elliptisch. Man nimmt an, dass die Ursache dafür in gravitativen Wechselwirkungen und Bahnresonanzen mit dem größeren und massereicheren Mond Hi’iaka liegt. Die Monde entstanden wahrscheinlich durch eine Kollision, durch die beträchtliche Anteile des Eismantels von Haumea abgesprengt wurden. Die Monde besitzen eine ähnliche Oberflächenzusammensetzung aus kristallinem Wassereis und eine vergleichbar hohe Albedo, was die Kollisionstheorie erhärtet.