Nah und fern: Die Apsiden

Im Zusammenhang mit den Umlaufbahnen und Planeten liest man oft von Perihel und vom Aphel (auf Englisch perihelion und aphelion). Die Planeten bewegen sich nicht in einem vollkommenen Kreis um die Sonne, sondern in einer mehr oder weniger ausgeprägten Ellipse. Der Merkur kommt der Sonne zum Beispiel auf 46000 Kilometer nahe, was das Perihel seiner Umlaufbahn ist, und er entfernt sich von der Sonne bis zu 69816 Kilometer, das Aphel.

Die Scheitelpunkte einer elliptischen Umlaufbahn – der vom Zentralobjekt entfernteste und der nächste Punkt – werden als Apsiden (Mehrzahl von Apsis) bezeichnet: Apoapsis und Periapsis. Um das ganze nicht zu einfach zu machen, spricht man bei Planetenumlaufbahnen um die Sonne vom Aphel und Perihel, weil in diesem Fall die Begriffe noch die griechische Bezeichnung für die Sonne, Helios, beinhalten.

Weitere Apsiden

Damit alles noch etwas komplizierter wird, erfand man für andere Umlaufbahnen um die jeweiligen Zentralkörper weitere Bezeichnungen. Apogäum ist der entfernteste Punkt des Mondes auf seinem Weg um die Erde, und Perigäum bezeichnet die erdnächsten Punkt. Warum? Weil die Bezeichnungen das griechische Wort für Erde, Gaia, enthalten. Sollte ein Objekt den Mond, Selene, umkreisen, spricht man von Aposelen und Periselen. Die Marsmonde Phobos und Daimos kommen ihrem Planeten (Ares ist der griechische Name für den vierten Planeten) bis zum Periares nahe und entfernen sich bis zum Apoares. Und so weiter und so fort.

Halbachsen

Ein weiterer Begriff, der oft im Zusammenhang mit Umlaufbahnen auftaucht, ist die große Halbachse (auf die kleine Halbachse stößt man seltener). Dabei handelt es sich um nichts anderes als die Hälfte des größten Durchmessers der Ellipse. Die kleine Halbachse ist demnach die Hälfte des kleinsten Durchmessers. Der Wert der großen Halbachse wird manchmal als durchschnittliche Entfernung zum Zentralkörper angegeben, was aber etwas ungenau ist.

Planeten, Monde und andere Himmelskörper umkreisen zum größten Teil größere Gestirne in elliptischen Umlaufbahnen. Der vom Zentralgestirn entfernteste Punkt der Umlaufbahn wird Apoapsis genannt (links im Bild). Der Punkt mit dem geringsten Abstand heißt Periapsis (rechts). Die große und die kleine Halbachse sind als rote Linien eingezeichnet. (Bild: A. Mößmer)

Unsere seltsamen Nachbarn, Teil 4: Exzentrische Sedna

So richtig passt Sedna nirgends dazu. Für den Kuypergürtel ist sie zu weit draußen, für die Oortsche Wolke ist sie zu weit innen. Ist sie groß genug, um zu den Zwergplaneten zu zählen? Manche Wissenschaftler meinen, dass das transneptunische Objekt ursprünglich nicht einmal Teil des Sonnensystems war.

Am 15. März 2004 gaben Astronomen des Gemini-Observatoriums, der Universität Yale und von Caltech die Entdeckung des bis dahin entferntesten bekannten Objekts des Sonnensystems bekannt. Das Objekt wurde in einer Entfernung von 90 Astronomischen Einheiten (AE) gefunden, das heißt, es befand sich 90-mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde – etwa dreimal weiter als Pluto. Aufgrund der eisigen Temperaturen, die auf dieser von den Sonnenstrahlen kaum erwärmten Welt herrschen müssen, erhielt sie von dem Entdecker-Team den Namen Sedna, nach der Inuit-Göttin des Meeres, aus der einem Mythos gemäß alle Meereslebewesen erschaffen wurden.

Weitere Beobachtungen und Berechnungen ergaben, dass Sednas Umlaufbahn um die Sonne eine ausgeprägte Ellipse ist. Sie kommt dem Zentralgestirn der Sonnensystems nicht näher als ungefähr 76 AE und entfernt sich bis zu 883,7 AE. Sedna war definitiv kein typisches Kuypergürtelobjekt, denn dieses ringförmige Band aus eisigen Körpern erstreckt sich in einer Entfernung von 30 bis 50 AE um die Sonne. Aber um zu der weiter draußen liegenden Oortschen Wolke zu gehören, ist die Umlaufbahn doch zu klein. Manche Forscher spekulieren, dass Sedna das erste entdeckte Mitglied einer hypothetischen „Inneren Oortschen Wolke“ ist. Andere sind der Meinung, dass man für Sedna eine neue Kategorie einführen müsse, wie „erweiterte verstreute Scheibenobjekte“ („extended scattered disc objects“), „losgelöste Objekte“ („detached objects“) und so weiter. Eine neue Kategorie zu schaffen, scheint jedoch nicht sinnvoll zu sein, solange man nicht weiß, was in den Außenbezirken des Sonnensystems noch alles seine Kreise zieht.

Sedna macht um den inneren Bereich unseres Sonnensystems – einschließlich der äußeren Planeten und des Kuypergürtels (rechts im Bild) – einen weiten Bogen. Die Astronomen fragen sich, wie diese exzentrische Umlaufbahn zustande kam. (Bild: A. Mößmer)

Klein und rund

Sedna hat wahrscheinlich einen Durchmesser von knapp 1000 Kilometern, und die Gravitation scheint stark genug zu sein, um eine runde Form zu erzeugen. Ist sie deshalb ein Planet – möglicher der zehnte Planet des Sonnensystems, wie manche anfangs meinten? Seit man Pluto mit einem Durchmesser von 2374 Kilometern vom Planeten zum Zwergplaneten degradierte, kommt auch die bedeutend kleinere Sedna nicht mehr für diesen Status in Frage. Möglicherweise könnte man sie aber unter die Zwergplaneten einordnen. Darüber sind sich die Astronomen noch nicht einig. Vorerst bleibt sie unter Beobachtung. Nur hinsichtlich einer Kategorie stimmen alle überein: Sedna ist ein TNO, ein transneptunisches Objekt.

Rätselraten und Hypothesen

Woher kommt Sedna, und was ist für ihre ungewöhnliche Umlaufbahn verantwortlich? 2015 untersuchten Astronomen des Observatoriums von Leiden in den Niederlanden mit Hilfe einer Computersimulation die Idee, Sedna könne ursprünglich ein Trabant eines anderen Sterns gewesen und von unserer Sonne eingefangen worden sein. Dieser „Stern Q“ wäre vor langer Zeit in einer relativ geringen Entfernung an unserem Sonnensystem vorbeigezogen, wobei unsere Sonne einen Trabanten des anderen Sterns aus seiner Bahn zog und sich ins eigene System einverleibte. Manche Wissenschaftler halten die These für überzeugend. Andere meinen, dass Sedna schon immer um die Sonne kreiste, aber von einem anderen Stern in eine extreme elliptische Umlaufbahn gezogen wurde. Zu den bekanntesten neueren Hypthesen gehört die Existenz eines großen, in einer Entfernung von 400 bis 800 AE kreisenden Planeten, der die Umlaufbahnen mancher transneptunischer Objekte beeinflusst. Allerdings blieb dieser „Planet Neun“ bisher unentdeckt.