- | Pluto and charon.jpg | - | Pluto und Charon | - | Eigenschaften des Orbits | - | Aphel | 7,30433 Mrd. km 48,826 AE | - | Große Bahnhalbachse | 5,86966 Mrd. km 39,236 AE | - | Perihel | 4,43499 Mrd. km 29,646 AE | - | numerische Exzentrizität | 0,2444 | - | Siderische Periode | 90.465 Tage = 248 Jahre | - | Synodische Periode | 366,73 Tage | - | Ø Orbitalgeschwindigkeit | 4,72 km/s | - | Inklination | 17,14175° | - | Kleinster Erdabstand | 4,2937 Mrd. km | - | Größter Erdabstand | 7,5333 Mrd. km | - | Physikalische Eigenschaften | - | Durchmesser | 2.300 km | - | Oberflächeninhalt | 17 Mio. km2 (0,033fache der Erde) | - | Masse | 1,25 × 1022 kg (0,0021 Erdenmassen) | - | Mittlere Dichte | 2 g/cm3 | - valign="top" | Ø Fallbeschleunigung an der Oberfläche | 0,58 m/s² (0,059fache der Erde) | - | Rotationsperiode | 6 d 9 h 17 min 34 s (6,387 Tage, rückläufig) | - | Neigung der Drehachse | 122,53° | - | Ø sphärische Albedo Ø geometrische Albedo | 0,62 0,4 | - | Fluchtgeschwindigkeit | 1,1 km/s | - | Temperatur an der Oberfläche |
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- | Min | Mittel | Max | - | 33 K | 44 K | 55 K |
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Pluto ist der äußerste und kleinste bekannte Planet des Sonnensystems, benannt nach Pluto, dem römischen Gott der Unterwelt. Das Zeichen des Planeten ist Pluto symbol.ant.png. Sein Status als Planet wird durch die Entdeckung ähnlicher Objekte vergleichbarer Größe am Rand des Planetensystems zunehmend in Frage gestellt.
Auffällig ist, dass Pluto zwei Umläufe um die Sonne vollzieht, während sich Neptun drei Mal um die Sonne bewegt, man spricht daher von einer 3:2-Bahnresonanz.
Pluto galt aufgrund seiner geringen Größe sowie seiner stark exzentrischen und mit 17° stark gegen die Ekliptik geneigten Bahn lange Zeit als ein entwichener Mond des Neptun. Der große Neptunmond Triton soll von Neptun eingefangen worden sein und dabei das ursprüngliche Mondsystem beträchtlich durcheinandergewirbelt haben. Dabei sei die erhebliche Bahnexzentrizität des Neptunmondes Nereid entstanden und der Pluto aus dem Neptunsystem herauskatapultiert worden. Für das Einfangen des Triton spricht dessen rückläufiger Umlaufsinn.
Heute geht man davon aus, dass Pluto einer der größten – jedenfalls der hellste – Vertreter der Transneptune sei, einer Gruppe von Tausenden Asteroiden (Kleinplaneten und Kometenkernen) jenseits der Neptunbahn im Kuipergürtel. Wie viele andere Transneptune (die sogenannten Plutinos) sei Pluto in eine 3:2-Bahnresonanz mit Neptun „eingefangen“ worden; mit Methoden der Himmelsmechanik kann man zeigen, dass deren gewöhnlich sehr exzentrische Umlaufbahnen über Jahrmillionen stabil sind. Auch der Neptunmond Triton soll vor seinem Einfang ein Mitglied des Kuipergürtels gewesen sein.
Pluto HST.jpg Pluto ist dem größeren und noch kälteren Triton vom Aufbau her wahrscheinlich sehr ähnlich. Er ist von gleicher Dichte, besitzt eine sehr dünne Atmosphäre aus Stickstoff, ist ebenso von einer eher rötlichen Färbung, hat wahrscheinlich Polkappen und in Richtung des Äquators herrschen dunklere Gebiete vor. Seine Oberfläche zeigt unter allen Planeten – die Erde ausgenommen – die kontrastreichsten Helligkeitsunterschiede. Das erklärt die schwankende Helligkeit, die schon von 1985 bis 1990 bei Verfinsterungen durch seinen großen Mond gemessen wurde.
Die äußeren Schichten bestehen vermutlich aus lockerem Gestein mit einem hohen Anteil an Eis. Im Inneren hat Pluto wahrscheinlich einen von einem Eismantel umgebenen Gesteinskern, der zirka 70 % der Gesamtmasse ausmacht.
Plutos Atmosphäre setzt sich anscheinend neben einem Hauptanteil von Stickstoff auch aus etwas Methan und Kohlenmonoxid zusammen. Sie ist so dünn, dass ihr Druck nur wenige Mikrobar beträgt. Die Annahme, dass die Atmosphäre nach der Passage des sonnennäheren Bahnbereiches bald ausfrieren würde, konnte bislang nicht bestätigt werden. Aus dem Vergleich spektroskopischer Messungen von 1988 und 2002 ist sogar eine geringe Ausdehnung der Gashülle abzuleiten.
Im Juli 2005 konnte erstmals die thermische Emission von Pluto und seinem großen und nahen Mond getrennt gemessen werden. Dabei hat sich gezeigt, dass die Oberfläche von Pluto um 10 Grad kälter ist, als es einem reinen Strahlungsgleichgewicht entsprechen würde. Der Grund dafür ist die Ausbildung der Atmosphäre, durch deren Sublimation aus dem festen in den gasförmigen Zustand Verdunstungskälte entsteht.
Auch das System Erde-Mond wird mitunter als Doppelplanet bezeichnet. In diesem Fall, mit dem Masseverhältnis 1:81, befindet sich der gemeinsame Erde-Mond-Schwerpunkt reichlich 4.700 km abseits des Erdzentrums beziehungsweise etwa 1.650 km unterhalb der Erdoberfläche.
Als einziger Planet im Sonnensystem vollführt Pluto mit seinem großen Trabanten eine doppelt gebundene Rotation, auch Hantelrotation genannt. Die Körper haben ihre Eigenrotation aufgrund der Gezeitenkräfte gegenseitig soweit abgebremst, dass sich beide während eines Umlaufs umeinander auch genau einmal um ihre eigene Achse drehen. Sie wenden daher einander immer die gleiche Seite zu. Unter Paaren von annähernd gleichgroßen Asteroiden ist solch eine Synchronrotation wahrscheinlich relativ häufig.
Zur Erklärung des Ursprungs eines so verhältnismäßig großen Mondes erscheint nach derzeitigem Kenntnisstand analog der Entstehung des Erdmondes die Kollisionshypothese am plausibelsten.
Im Durchmesser sind die Monde Nix und Hydra je nach Albedo rund 40 bis 160 km groß. Sie umlaufen Pluto auf nahezu kreisförmigen Umlaufbahnen und in einer gemeinsamen Bahnebene mit Charon in einer Entfernung von etwa 65.000 bzw. 50.000 km. Ihre Umlaufzeiten sind zu der des großen Mondes annähernd synchron; während Charon den Pluto zwölf Mal umrundet, wird er von Hydra ziemlich genau zwei Mal und von Nix ungefähr drei Mal umkreist. Im Unterschied zum rötlicheren Mutterplaneten haben die kleinen Trabanten anscheinend die gleiche neutrale graue Farbe wie Charon
Die beiden Trabanten wurden durch Beobachtungen mit dem Hubble Space Telescope im Jahr 2005 entdeckt; dies teilte die US-Weltraumbehörde NASA am 31. Oktober 2005 mit. Durch erneute Hubble-Beobachtungen im Februar 2006 wurde die Entdeckung bestätigt. Sie trugen zunächst die vorläufigen Bezeichnungen S/2005 P1 und S/2005 P2, bis sie im Juni 2006 durch die Internationale Astronomische Union (IAU) die Namen Hydra und Nix erhalten haben.
Nach der Entdeckung der Kleintrabanten wird die Entstehung von Charon nun zusammen mit diesen beiden verstärkt durch eine Kollision von Pluto mit einem anderen plutogroßen Kuipergürtelobjekt diskutiert. Für eine gemeinsame Entstehung aller Plutomonde sprechen die komplanaren Bahnen mit den annähernd synchronen Umlaufzeiten sowie die einheitlich gefärbten Oberflächen. Bei einem Einfang wäre eher ein unterschiedliches Reflexionsvermögen zu erwarten gewesen.
Pluto und seine Monde sind im Kuipergürtel einem dauernden Bombardement von Minimeteoriten ausgesetzt, die Staub- und Eispartikel aus den Oberflächen herausschlagen. Während die Anziehungskraft von Pluto und Charon dafür sorgt, dass alle Trümmerstücke auf die Himmelskörper zurückfallen, ist die Anziehungskraft der neu entdeckten Monde zu gering dazu. Daher vermuten die Wissenschaftler, dass die kleinen Monde in astronomischen Zeiträumen durch weitere Einschläge so viel Material verlieren, dass dieses allmählich einen Staubring um Pluto bilden wird. Der Eisplanet wäre dann der erste feste Planet mit einem Ring und nach den Gasriesen der 5. Ringplanet im Sonnensystem.
Die Entdeckung weiterer Plutomonde kam nach Angaben von Wissenschaftlern sehr überraschend, da bis 2004 jenseits des Neptun kein Himmelskörper mit mehr als einem Satelliten beobachtet wurde. Etwas später wurden auch bei 2003 EL61 zwei Monde gefunden, aber Pluto als das erste bekannte Transneptunische Objekt ist nicht nur ebenfalls das erste, an dem ein Begleiter entdeckt wurde, sondern bleibt auch das erste bekannte TNO mit mehr als einem.
Pluto wurde am 18. Februar 1930 durch das Lowell-Observatorium in Flagstaff, Arizona durch Vergleich einiger Himmelsaufnahmen am Blinkkomparator nach rund 25-jähriger Suche entdeckt, allerdings nicht an genau der vorausgesagten Position. Der junge Entdecker Clyde Tombaugh war erst kurz zuvor für die fotografische Suche nach dem legendären Transneptun angestellt worden. Der Marsforscher Percival Lowell hatte seit 1905 selbst nach einem solchen Himmelskörper gesucht und das Lowell-Observatorium auf einem Berg bei Flagstaff finanziert.
Die Entdeckung wurde der äußerst interessierten Öffentlichkeit am 13. März 1930 verkündet, dem 149. Jahrestag der Entdeckung des Uranus durch William Herschel 1781 und dem 75. Geburtstag von Percival Lowell.
Nun suchte man nach einem passenden Namen. Das Vorrecht der Namensgebung lag beim Lowell-Observatorium. Dort traf recht bald eine große Menge an Vorschlägen ein. Der Name des Herrschers der Unterwelt für diesen Himmelskörper so fern der Sonne wurde von Venetia Burney vorgeschlagen, einem 11-jährigen Mädchen aus Oxford, das sich sehr für klassische Mythologie interessierte. Schon am nächsten Morgen, am 14. März, erfuhr sie durch ihren Großvater, Falconer Madan, von der Meldung über die Entdeckung und Namenssuche in der „Times“. Der pensionierte Bibliothekar der Bodleian Library fand ihren Vorschlag so gut, dass er davon Herbert Hall Turner, einem befreundeten Astronomen und Professor für Astronomie an der Universität Oxford erzählte. Über diesen gelangte er per Telegramm am 15. März an das Lowell-Observatorium, wo er im Mai des selben Jahren angenommen wurde. Nach dem Reglement der IAU hatte die Namensgebung nach mythologischen Gesichtspunkten zu erfolgen.
Venetias Großonkel Henry Madan, Science Master am Eton College, hatte schon die Namen Phobos und Deimos für die Monde des Mars vorgeschlagen. Der Namensvorschlag Pluto für den gesuchten neunten Planeten kam erstmals bereits 1919 von dem französischen Astronomen P. Reynaud, doch daran konnte sich 1930 niemand mehr erinnern. Bei dieser Namenswahl dürfte auch eine Rolle gespielt haben, dass sich das astronomische Symbol aus den Initialen Lowells zusammensetzen ließ. Zuvor war von seiner Witwe (er war 1916 gestorben) schon Percival, Lowell und sogar Constance (ihr eigener Name) vorgeschlagen worden.
Surface Map of Pluto.jpg Aus der beobachteten Helligkeit Plutos (15m) und einer plausiblen Annahme für seine Albedo, dem Rückstrahlungsvermögen, schloss man, dass der neue Himmelskörper etwa Erdgröße habe. Andererseits war es zunächst auch in großen Fernrohren unmöglich, seinen Durchmesser direkt mikrometrisch zu messen. Daher tauchten bald Zweifel auf, ob seine Gravitationswirkung für die Bahnstörungen verantwortlich sein könne.
Also wurden die Nachforschungen nach dem störenden „Planet X“ schon bald fortgesetzt – als Suche nach einem „Transpluto“ – unter anderem von Clyde Tombaugh selbst. Mit der Entwicklung leistungsstarker Teleskope mussten Durchmesser und Masse des Pluto kontinuierlich nach unten revidiert werden – zunächst um 1950 nach Messungen der Sternwarte Mount Palomar auf halbe Erdgröße. Bald scherzte man, dass Pluto bei Extrapolation der Messwerte wohl bald völlig verschwinden werde. Unkonventionelle Theorien wurden postuliert: Pluto sei in Wirklichkeit groß, man sehe aber nur einen kleinen hellen Fleck auf der Oberfläche. Der Astronom Fred Whipple errechnete erstmals eine genaue Umlaufbahn. Dazu konnten Fotoplatten herangezogen werden, auf denen sich Pluto bis in das Jahr 1908 zurückverfolgen ließ. Die Entdeckung des Mondes Charon im Jahr 1978 ermöglichte dann eine genaue Massebestimmung mittels der Gravitationsdynamik des Systems. Von 1985 bis 1990 kam es zu wechselseitigen Bedeckungen zwischen den beiden, mit denen der Durchmesser von Pluto schließlich zu 2.390 km bestimmt werden konnte.
Jüngere Messungen mit adaptiver Optik, mit dem Hubble-Teleskop und bei Bedeckungen von Sternen haben Werte von 2.278 km bzw. 2.320 km ergeben. Viel genauere Daten sind nicht zu erwarten, solange noch keine Sonde beim Pluto angekommen ist.
Durch seine Helligkeit wurde Pluto um über 60 Jahre früher entdeckt als andere, sehr dunkle Transneptune. Über die seinerzeit festgestellten Bahnabweichungen von Neptun und Uranus wird mittlerweile vermutet, dass sie nur durch kleine, unvermeidliche Messfehler vorgetäuscht wurden.
New Horizons 1.jpg bei den Startvorbereitungen]] Doch die ersten Konzepte der Mission scheiterten an technischen Schwierigkeiten sowie an mangelnder Finanzierung und wurden 2001 durch die Mission New Horizons ersetzt. Ihr Start erfolgte am 19. Januar 2006.
Die geplante Flugdauer beträgt etwa 9,5 Jahre, der Vorbeiflug an Pluto und Charon soll am 14. Juli 2015 stattfinden. Die Beobachtungen des Pluto-Charon-Systems beginnen etwa 150 Tage vor der größten Annäherung, etwa 120 Tage vor dem Vorbeiflug werden die ersten Bilder erwartet, und 90 Tage vor dem Vorbeiflug wird von den Aufnahmen der Sonde das beste Auflösungsvermögen des Hubble-Teleskops übertroffen. Es sollen globale Karten des Planeten und seines Mondes erstellt, Hochauflösungsfotos mit bis zu 25 m pro Pixel Auflösung gewonnen, die Temperaturverteilung gemessen und die Atmosphäre des Pluto studiert werden. Geplant ist, die Sonde in 9.600 km Entfernung an Pluto und in 27.000 km Entfernung an Charon vorbeifliegen zu lassen. Allerdings sind dies nur Zielparameter, die leicht während des Flugs geändert werden können. Zwei Wochen nach dem Vorbeiflug werden die Beobachtungen beendet, und die Sonde beginnt die während des Vorbeifluges gesammelten Daten zur Erde zu übermitteln. Da die Übertragungsrate über diese Entfernung sehr gering ist, werden einige Monate vergehen, bevor alle Daten auf der Erde eingetroffen sind.
Radioaktives Plutonium 238Pu in einer Isotopenbatterie dient dazu, die Sonde auf ihrer langen Reise mit ausreichend Energie zu versorgen. Sieben Instrumente, welche die oben beschriebenen Messungen und Experimente durchführen sollen, werden durch diese Energiequelle versorgt. Umweltschützer und Anwohner der Umgebung von Cape Canaveral protestierten vereinzelt gegen den Start, aus Angst bei einem Unglück während der Startphase der Trägerrakete radioaktiver Strahlung ausgesetzt werden zu können.
Der neuere Vorschlag einer Definition, nach der ein Planet ein Körper ist, dessen Masse die Gesamtmasse aller anderen Körper in seinem Bahnbereich übertrifft, lässt Pluto zu einem Planetoiden, also zu einem Kleinplaneten bzw. Asteroiden, werden. Zumindest als das größte Objekt der Plutinos entspricht er dann eher der Rolle des Asteroiden Hilda, dem größten Mitglied der Hilda-Gruppe. Hilda und mindestens 56 weitere Objekte bewegen sich ein Stück außerhalb des Hauptgürtels der Asteroiden zwischen Mars und Jupiter analog in einem 2:3-Verhältnis zur in diesem Fall längeren Umlaufzeit des benachbarten Riesenplaneten.
Fast interessanter erscheint uns heute die Frage, welchen Einfluss die Objekte des neu entdeckten Kuipergürtels auf unser Verständnis zu Entwicklung und Dynamik des Sonnensystems haben. Es gilt inzwischen als sicher, dass aus diesen fernen, eisigen Regionen viele der in das innere Sonnensystem vordringenden Kometen stammen. Sie dürften Restmaterial aus der Geburtsphase des Sonnensystems vor etwa 4½ Milliarden Jahren sein. Der eisreiche Kleinkörpergürtel wurde vor seiner Entdeckung von Kenneth Edgeworth (1949) und Gerard Kuiper (1951) eigens postuliert, um die Herkunft der kurzperiodischen Kometen erklären zu können.
In den letzten Jahren wurden mehrere transplutonische Objekte wie Sedna, Quaoar, Orcus und 2003 UB313 (inoffiziell auch Xena genannt) entdeckt, die von den Medien häufig als „zehnter Planet“ bezeichnet wurden. Keines dieser Objekte wurde jedoch bisher offiziell als Planet anerkannt, obgleich 2003 UB313 sogar größer als Pluto ist.
Bei den laufenden Debatten in der Fachastronomie wird sich ergeben, wie viele Planeten es im Sonnensystem gibt, da dies auch eine Definitionsfrage ist. Auch die stark exzentrische Umlaufbahn Plutos und der transplutonischen Objekte spielt eine Rolle, weil sie sich von den anderen Planeten erheblich unterscheidet. Geht man von diesem Merkmal aus, könnte Pluto seinen Status verlieren. Es ist aber auch möglich, dass die Anzahl der Planeten des Sonnensystems aus konventionellen Gründen weder herab- noch heraufgesetzt wird, und es so bei der kulturellen Einbürgerung von Pluto als dem neunten und äußersten Planeten bleiben wird.
In der folgenden Tabelle sind die Sichtbarkeiten des Pluto für die Jahre 2004 bis 2006 angegeben. Neben dem Datum der Opposition ist jeweils auch die scheinbare Helligkeit und der Abstand zur Erde des Pluto bei der Opposition angegeben.
| Stationär, dann rückläufig | Opposition | Oppositionsentfernung | Maximale Helligkeit | Stationär, dann rechtläufig | Konjunktion zur Sonne |
|---|---|---|---|---|---|
| 24. März 2004 | 11. Juni 2004 | 29,80193 AE | Mag 13.8 | 31. August 2004 | 13. Dezember 2004 |
| 27. März 2005 | 14. Juni 2005 | 29,95761 AE | Mag 13.8 | 3. September 2005 | 16. Dezember 2005 |
| 29. März 2006 | 16. Juni 2006 | 30,12128 AE | Mag 13.9 | 5. September 2006 | 18. Dezember 2006 |
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