Das James Webb-Weltraumteleskop hat entdeckt, dass der Zentaur namens 2060 Chiron ein Sonderling ist. Das Objekt, ein kleiner Körper, der die Sonne in der Fläche zwischen Jupiter und Neptun umkreist, verfügt über eine Mischung aus Eis und Gasen, die es von anderen Objekten im fernen äußeren Sonnensystem unterscheidet.
Derzeit sind etwa tausend Zentauren bekannt, aber der 135 Meilen (218 km) breite Chiron war der erste, der 1977 entdeckt wurde. Man nimmt an, dass Zentauren ihren Ursprung im gefrorenen Reich jenseits von Neptun hatten, später aber dort einzogen -System, nachdem ihre Umlaufbahnen durch Gravitationsresonanzen mit dem Eisriesen gestört wurden. Da sie sich der Sonne nähern, kann die Sonnenerwärmung dazu führen, dass bestimmte Eissorten sublimieren und um den Zentauren herum einen gasförmigen Halo oder eine Koma bilden, ähnlich wie bei einem Kometen.
Charles Schambeau von der University of Central Florida beschreibt Chiron als einen Sonderling unter allen anderen Zentauren und sogar unter den transneptunischen Objekten (TNOs), die ihre eigenen faszinierenden Geschichten haben. „Es gibt Phasen, in denen es sich wie ein Komet verhält, es hat Ringe aus Material um sich herum und möglicherweise ein Trümmerfeld aus kleinem Staub oder felsigem Material, das es umkreist“, sagte er in einer Erklärung.
Neue Beobachtungen von Chiron mit dem James Webb Space Telescope (JWST) unter der Leitung von Schambeau und Noemí Pinilla-Alonso von der Universität Oviedo in Spanien haben ergeben, dass die Zusammensetzung des Oberflächeneises von Chiron ganz anders ist als bei allen anderen bisher beobachteten Zentauren. Während keines der Eissorten für sich genommen besonders ungewöhnlich ist, ist die Kombination auf Chiron eine Überraschung.
Das JWST fand Kohlenmonoxid- und Kohlendioxideis auf der Oberfläche sowie Kohlendioxid und Methangas in Chirons dünner Koma. Das Vorkommen und die Häufigkeit von Methan lassen darauf schließen, dass die Substanz aus Eis an einem Bereich der Oberfläche sublimiert, der der größten Sonnenwärme ausgesetzt war. Obwohl die Sonnentemperatur nie über -220 Grad Fahrenheit (-140 Grad Celsius) steigt, ist es immer noch warm genug, um das Eis zu sublimieren.
Darüber hinaus löst die Einwirkung der Sonnenstrahlung auf dieses Eis chemische Reaktionen aus, die organische Nebenprodukte wie Acetylen, Ethan, Propan sowie verschiedene Kohlenoxide erzeugen, die alle vom JWST als Eis auf Chirons Oberfläche gefunden wurden.
„Die Entdeckung, welche Gase Teil der Koma sind und welche unterschiedlichen Beziehungen sie zum Eis auf der Oberfläche haben, hilft uns, die physikalischen und chemischen Eigenschaften wie die Dicke und Porosität der Eisschicht, ihre Zusammensetzung und die Auswirkungen der Strahlung auf sie zu verstehen.“ sagte Pinilla-Alonso.
Man geht davon aus, dass Zentauren und transneptunische Objekte im Allgemeinen makellos sind; Sie sind seit ihrer Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren, zu Beginn des Sonnensystems, unberührt geblieben. Als solche sind sie wie Zeitmaschinen, die uns einen Einblick geben, wie und woraus das Sonnensystem besteht, wo sich bestimmte Objekte in der protoplanetaren Scheibe um die junge Sonne gebildet haben und ob diese Objekte seitdem von diesem Ort abgewandert sind.
Aktive Zentauren wie Chiron sind besonders wertvoll, weil sie viel mehr offenbaren als leblose Körper.
„Sie unterliegen einem Wandel, der durch Solarwärme vorangetrieben wird, und sie bieten eine einzigartige Gelegenheit, mehr über die Oberflächen- und Untergrundschichten zu erfahren“, sagte Pinilla-Alonso. „Das Einzigartige an Chiron ist, dass wir sowohl die Oberfläche beobachten können, wo sich das meiste Eis befindet, als auch die Koma, wo wir die Gase sehen können, die von der Oberfläche oder knapp darunter stammen.“
Auf seiner 50-jährigen elliptischen Umlaufbahn um die Sonne durchquerte Chiron im Jahr 2021 das Aphel – seine größte Entfernung von der Sonne betrug 18,87 Astronomische Einheiten (2,8 Milliarden Kilometer oder 1,75 Milliarden Meilen). 8,5 astronomische Einheiten (1,27 Milliarden Kilometer oder 790 Millionen Meilen) der Sonne, was gerade einmal ist innerhalb der Umlaufbahn des Saturn. Je näher Chiron in den nächsten etwa 20 Jahren an die Sonne heranrückt, desto heller und aktiver wird es, was genauere Beobachtungen der Fülle und Beschaffenheit seines Eises, seiner organischen Chemie und der Auswirkungen von Sonneneinstrahlung und Sonnenlicht auf seine Gefrieroberfläche ermöglicht . Und es gibt noch viel zu lernen.
„Basierend auf unseren neuen JWST-Daten bin ich mir nicht sicher, ob wir einen Standard-Zentauren haben“, sagte Pinilla-Alonso. „Jeder aktive Zentaur, den wir mit JWST beobachten, weist eine Besonderheit auf. Es muss etwas geben, das erklärt, warum sie sich scheinbar anders verhalten, oder etwas, das sie alle gemeinsam haben und das wir noch nicht erkennen können.“
Leider befinden sich Chiron und alle seine Zentaurenkollegen in einer Übergangsphase, und in den nächsten Millionen Jahren wird sich über sein endgültiges Schicksal entscheiden. Entweder wird er von Jupiters Familie wieder im System verteilt, wo er zu einem Kometen der Jupiter-Familie mit einer Umlaufzeit von weniger als 20 Jahren wird, oder er wird zurück in den Kuipergürtel geschleudert und vom Torwächter aus dem inneren Sonnensystem ausgeschlossen , Jupiter selbst. Es ist unmöglich zu sagen, welches Schicksal ihm widerfahren wird, aber wie es sich für einen Gegenstand gehört, der nach einer Figur aus der griechischen Mythologie benannt ist, wird sein Schicksal im Schoß der Götter liegen.
Die neuen JWST-Ergebnisse wurden im Dezember in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
