|
|
|
 |
|
 |
||||||||||
|
||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
Ceres, ehemals Planetoid mit der Nummer 1, ist der erste entdeckte nach früherer Definition so genannte Kleinplanet oder auch Planetoid. Über 200 Jahre war er der Prototyp der Planetoiden bzw. Asteroiden (wörtlich übersetzt "kleiner Planet", "Kleinplanet" oder "kleiner Stern"). Er ist ein sehr interessantes Mitglied des Sonnensystems, das seit seiner Entdeckung drei verschiedenen Klassen von Himmelskörpern zugeordnet wurde. Dieser Artikel soll Ceres ein wenig näher beleuchten und Hintergrundinformationen geben.
Nachdem die Abstände der Planeten von der Sonne mittels des dritten Keplerschen Gesetzes genau errechnet werden konnten, fiel schnell auf, dass zwischen dem äussersten der terrestrischen Planeten, Mars und dem innersten der Gasplaneten, dem Jupiter, eine überdurchschnittlich große Lücke klafft.
Es kam zusätzlich die Vermutung auf, dass die Abstände der damals bekannten Planeten nicht zufälliger Natur sind, sondern möglicherweise einer mathematisch beschreibbaren Gesetzmässigkeit folgen. Die Mathematiker Titius und Bode stellten schließlich eine mathematische Reihe auf, die die Abstände der Planeten in astronomischen Einheiten erstaunlich genau wiedergibt. Dies ist die berühmte Titius-Bode'sche Reihe, sie lautet:
a = 0,4+0,3*2^n
Wobei a der Abstand von der Sonne in astronomischen Einheiten und n die Nummer des Planeten von der Erde aus gesehen ist.
Diese Reihe zeigt aber auch, dass eine Lücke bei a=2,3 vorliegt. In Anbetracht der Genauigkeit der Titius-Bode-Reihe bei den damals bekannten Planeten kam man zu der Schlussfolgerung, dass sich in dieser Sonnendistanz ein weiterer Planet befinden muss, der jedoch so lichtschwach sein muss, dass er bis dahin nicht entdeckt wurde. Es tat sich eine Gruppe von Astronomen zusammen, die systematisch nach diesem fehlenden Planet suchen wollte.
Unabhängig von diesem Forscherteam entdeckte in der Neujahrsnacht 1800/1801 der italienische Astronom Giuseppe Piazzi einen sich zwischen den Sternen bewegenden Lichtpunkt. Bei der Berechnung seiner Umlaufbahn um die Sonne stellte sich heraus, dass es sich um den gesuchten Planeten mit der nach Titius-Bode vorhergesagten großen Bahnhalbachse von 2,3 astronomischen Einheiten handelte. Die Titius-Bode-Reihe galt somit als bestätigt.
Ceres galt nach dieser Erkenntnis als der fünfte Planet des Sonnensystems, wenngleich er selbst mit den damals größten und besten Teleskopen nicht als Planetenscheibchen aufgelöst werden konnte. Vom Asteroidengürtel wusste man noch nichts, vom Kuiper-Gürtel ganz zu schweigen. Nicht zuletzt wurden aufgrund der Titus-Bode-Reihe keine weiteren Himmelskörper im inneren Sonnensystem erwartet und somit keine gezielten Suchen mehr vorgenommen.
Es wurden jedoch relativ bald weitere Körper mit ähnlichen Umlaufbahnen wie die von Ceres entdeckt: Pallas, Juno und Vesta sind die nächst größeren Entdeckungen gewesen. Es kam die Vermutung auf, dass es in dieser Region zahlreiche bislang unentdeckte Körper geben könnte. Den neuen Körpern wurde der Planetenstatus aberkannt, sie wurden zu den Asteroiden gezählt und die Region, in der sie auftreten, als Asteroidengürtel bezeichnet. Ceres war von nun an der Prototyp der Planetoiden.
Ceres hat einen mittleren Abstand von der Sonne von 2,7 astronomischen Einheiten. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt sie 4,6 Jahre. Ihr Durchmesser beträgt am Äquator ca. 979 Kilometer, am Pol 909 Kilometer. Mit einer Albedo von 0,09 ist Ceres ein eher dunkler Körper.
Teleskopbeobachtungen von Ceres sind eher unspektakulär. Selbst in großen Amateurteleskopen erscheint die Ceres aufgrund seiner geringen Größe nur als Lichtpunkt. Sie lässt sich dann nur anhand ihrer Position und Bewegung von den Hintergrundsternen unterscheiden.
Nahezu 200 Jahre lang lag die Natur von Ceres deshalb buchstäblich im Dunkeln. Man konnte seine Größe lediglich mehr oder weniger grob anhand von Schätzungen der Albedo und der Beobachtung von Sternbedeckungen ableiten.
Bei bekannter Entfernung lässt sich die Größe ableiten, wenn die Albedo bekannt ist. Hierfür werden als Vergleichsobjekte die Mondoberfläche oder bereits bekannte Asteroidenbeobachtungen herangezogen.
Die zweite Möglichkeit, den Durchmesser eines Asteroiden sehr präzise zu vermessen, ist die Beobachtung von Sternbedeckungen. Kennt man die Entfernung des Asteroiden und seine Geschwindigkeit, lässt sich aus der Bedeckungszeit der Durchmesser sehr genau berechnen.
Eine weitere Möglichkeit, mit erdgebundenen Beobachtungen den Aufbau eines Asteroiden zu ermitteln, ist die Erstellung von Lichtkurven. Hierbei wird die Helligkeit des Asteroiden als Funktion der Zeit aufgetragen. Mit dieser Methode kann man die Rotationsperiode hochgenau vermessen. Als Nebenprodukt erhält man unter der Annahme, dass die Oberflächenhelligkeit überall konstant ist, wertvolle Hinweise auf die Form des Asteroiden.
Im Falle von Ceres zeigen Lichtkurven keine Auffälligkeiten, so dass davon ausgegangen werden konnte, dass sie annähernd kugelförmig ist. Aus Beobachtungen konnte ein Durchmesser von ca. 1000 Kilometern abgeleitet werden.
Den bisherigen Höhepunkt in der Erforschung des Zwergplaneten Ceres brachte das Hubble-Weltraumteleskop. Die Aufnahmen, die das Hubble von Ceres angefertigt hat, sind zwar erwartungsgemäß sehr stark gepixelt, jedoch lassen sich deutlich Albedo-Unterschiede erkennen, die entfernt an die Helligkeitsunterschiede des Mondes mit dem bloßen Auge erinnern.
Das folgende Foto zeigt eine solche Hubble-Aufnahme von Ceres:
 |
Später wurden weitere Aufnahmen mit besserer Auflösung gewonnen. Es konnte eine Fotoserie gewonnen werden, die die Rotation des Zwergplaneten, damals noch Asteroiden, zeigt. Dabei zeigte sich als interessantes Detail ein heller, weisser Fleck. Möglicherweise besteht er aus Wassereis.
Das folgende Foto zeigt diese Bildsequenz:
 |
Die bisher gezeigten Schwarz-Weiss-Fotos deuten auf einen dunkel gefärbten Körper hin, der möglicherweise aus einer basaltischen Oberfläche besteht. Hubble hat auch eine gute Farbaufnahme von Ceres angefertigt. Hier zeigt Ceres eine rötliche Oberfläche mit dunkleren Albedostrukturen. Polkappen können nicht identifiziert werden.
Auf Farbbildern erinnert Ceres ein wenig an den Anblick des Mars in einem Amateurteleskop. Diese Farbzusammenstellung ist möglicherweise ein Hinweis auf die mineralogische Zusammensetzung der Ceres-Oberfläche.
Das folgende Foto zeigt eine solche Farbaufnahme von Ceres:
|
Bei Ceres stößt auch das Hubble-Teleskop an die Grenzen seiner Möglichkeiten, so dass weitere Untersuchungen erforderlich sind.
Die Oberflächenstruktur lässt sich anhand von Radarbeobachtungen ermitteln, indem man die Reflektanz des Radarsignals misst. Demzufolge ist die Ceres-Oberfläche gleichmässig aus feinkörnigem Regolith bedeckt. Somit hat Ceres vermutlich eine ähnliche Bodenbeschaffenheit wie der Erdmond.
In seinem Inneren ist Ceres vermutlich ein differenzierter Körper mit einem silikatischen Kern. Mantel und Kruste bestehen wahrscheinlich aus leichteren Mineralen und Wassereis. Der Wasseranteil beträgt etwa 17-27 Gewichtsprozent.
Das folgende Bild zeigt den vermuteten inneren Aufbau von Ceres:
 |
Wie oben bereits erwähnt wurde, wurde Ceres zunächst als Planet, später dann als Asteroid eingestuft. Die "Planetenfrage" ist also keineswegs eine Erfindung der modernen Astronomie. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts war das Sonnensystem jedoch im Gegensatz zu heute trotz wachsender Zahl von Planetoiden-Entdeckungen sehr übersichtlich und die Definitionsfrage scheinbar eindeutig.
Als aufgrund neuer Entdeckungen von Objekten von Plutogröße eine eindeutige Planetendefinition erforderlich wurde, wurden Pluto, Transneptun Eris und auch Ceres zunächst zu den Planeten "befördert". Zu Recht, so die Meinung des Autors. Ceres ist ja, wie oben gezeigt wurde, höchstwahrscheinlich in seinem Inneren differenziert und annähernd kugelförmig. Also weist sie prinzipiell alle Eigenschaften von klassischen Planeten auf.
Lediglich die Tatsache, dass Ceres ihre Umgebung nicht gravitativ von anderen Asteroiden gesäubert hat, kostete ihr den Planetenstatus. Ceres war also nur wenige Tage lang der fünfte Planet.
In wieweit geologische Aspekte in eine sinnvolle Planetendefinition einfließen sollten, soll hier nicht näher diskutiert werden.
Mit Oppositionshelligkeiten von ca. 6,7 bis 7,7 Magnituden ist Ceres selbst unter Stadtbedingungen grundsätzlich ein sehr einfaches Objekt für den beobachtenden Sternfreund. Auf sehr hohen Gebirgen mit extrem klarer Atmosphäre ist Ceres unter Idealbedingungen und günstiger Opposition mit 6,7 mag sogar ein Grenzfall für die Beobachtbarkeit mit dem bloßen Auge, sofern die genaue Position bekannt und eine Aufsuchkarte verfügbar ist.
Hier wird von dem üblichen Fall ausgegangen, dass für die Beobachtung von Ceres zumindest ein Fernglas erforderlich ist.
Mit einem scheinbaren Durchmesser von ca. 0,5 Bogensekunden erscheint Ceres auch mit großen Amateurteleskopen punktförmig. Große Teleskope ab etwa 30 Zentimeter Öffnung müssten sie zwar zumindest theoretisch an der Grenze des Auflösungsvermögens gerade eben noch als Scheibe auflösen.
Die Erfahrung lehrt jedoch, dass man im Bereich von 0,5 Bogensekunden an die Grenze des Machbaren gerät, da die Luftturbulenzen auch bei gutem bis sehr gutem Seeing kaum bessere Beobachtungen, bezogen auf das Auflösungsvermögen, ermöglichen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass die Beugungsscheibchen, die man bei sternförmigen Objekten und hohen Vergrößerungen immer erkennt, nicht mit einem kleinen Planetenscheibchen verwechselt werden dürfen.
Das einzige lohnenswerte Beobachtungsprojekt ist die Verfolgung der Bewegung von Ceres zwischen den Sternen. Bereits jedes noch so kleine Fernglas zeigt Ceres, sofern man eine Aufsuchkarte verwendet. Man sollte im Abstand von ein paar Tagen Beobachtungen vornehmen, um die Eigenbewegung zu erkennen. Mit einem Teleskop lässt sich ihre Eigenbewegung noch besser verfolgen, wenn man alle paar Stunden die Position von Ceres mit den Hintergrundsternen vergleicht.
Eine interessante Variante ist die fotografische Erfassung der Bewegung von Ceres. Jedes Kameraobjektiv mit kurzen bis mittleren Brennweiten ermöglicht die Identifizierung des Zwergplaneten. Mit Aufnahmen im Abstand von einigen Tagen kann man eindrucksvolle Ergebnisse erzielen.
Mit mittel- bis langbrennweitigen Teleskopen lässt sich die Bewegung von Ceres sogar bereits mit Aufnahmeabständen von einigen Stunden nachweisen.
Die benötigten Belichtungszeiten sind aufgrund der relativ großen Helligkeit sehr kurz, es genügen jeweils höchstens wenige Minuten, um eine große Helligkeit auf dem Kamerasensor zu erzielen.
Die im Herbst 2007 gestartete Satellitenmission Dawn soll im August 2015 Ceres erreichen und sie einige Monate erkunden. Bis dahin muss man sich mit erdgebundenen Teleskopen und dem Hubble begnügen. Dawn wird eine Fülle neuer Erkenntnisse über den größten Körper des Asteroidengürtels mit sich bringen.
|
|||||||||||
|
|||||||||||
