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Der Kuipergürtel (engl. Kuiper belt) ist eine ringförmige, relativ flache Region, die sich in unserem Sonnensystem außerhalb der Neptunbahn in einer Entfernung von ungefähr 30 bis 50 Astronomischen Einheiten (AE) nahe der Ekliptik erstreckt und tausende Objekte, darunter schätzungsweise mehr als 70.000 Objekte mit mehr als 100 km Durchmesser, enthält.
Inhaltsverzeichnis |
Der Kuipergürtel ist nach Gerard Kuiper benannt, der 1951 einen Artikel über Objekte jenseits des Pluto veröffentlichte. Da diese Theorie jedoch kaum mit der heutigen Sicht dieser Region übereinstimmt, ist vor allem im englischsprachigen Raum auch häufiger vom Edgeworth Belt oder Edgeworth-Kuiper Belt (nach Kenneth Edgeworth) die Rede. Die im englischsprachigen Raum verwendete Bezeichnung „Edgeworth-Kuiper-Belt“ ist auch die historisch bessere Benennung, da sowohl Edgeworth (1949) als auch Kuiper (1951) unabhängig voneinander die These aufgestellt hatten, dass sich hinter der Neptunbahn ein Bereich befindet, in dem sich aus planetarischem Material (Staub) Kometen bilden. Die Objekte in diesem Bereich werden als Kuiper Belt Objects (KBO) oder transneptunische Objekte (TNO) bezeichnet.
Die bis jetzt circa 1000 bekannten Objekte dieser Region lassen sich aufgrund ihrer Bahnelemente in mehrere unterschiedliche Gruppen unterteilen:
Seit 1978 ist bekannt, dass Pluto mit Charon einen sehr großen Begleiter hat, man spricht deshalb auch vom Pluto-Charon-System. Zwischen 1997 und 2001 wurden unter den bis dahin bekannten etwa 500 KBOs weitere acht Zweifachsysteme gefunden, die sich auf alle drei KBO-Gruppen verteilen.
Teilregionen des Kuipergürtels (Entfernungen in AE):
Die Balken entsprechen dem Spielraum der mittleren Bahnradien der Objekte der jeweiligen Zonen. Die Gebiete der Objekte, die in Bahnresonanz zu Neptun stehen, sind rot dargestellt. Die Neptunbahn und die Neptun-Trojaner sind nur als Referenz dargestellt und gehören nicht zum Kuipergürtel.
Die KBOs sind während der Planetenbildung vermutlich nahe der Region entstanden, in der sie heute beobachtet werden. Während sich im dichteren inneren Bereich sehr schnell sehr viele Planetesimale bildeten und sehr bald zu Planeten heranwuchsen, vollzog sich dieser Vorgang in den dünneren äußeren Bereichen sehr viel langsamer. Die Überbleibsel bilden die heute beobachtbaren KBOs.
Die CKBOs bewegen sich nahezu kreisförmig, wie man es für in diesem Bereich entstandene Objekte erwartet. Die teilweise recht großen Bahnneigungen erfordern jedoch einen Mechanismus, der sie aus der Ekliptik ablenkt. Dieser Mechanismus ist noch nicht verstanden:
Die SKBOs wurden vermutlich während der Entstehung des Planetensystems von den großen Planeten nach außen gestreut. Ein Teil wurde von Neptun auf Bahnen nahe 35 AE Periheldistanz eingefangen, der Rest wurde weiter hinaus gestreut und hat sogar teilweise das Sonnensystem verlassen.
Die Bildungsprozesse der Zweifachsysteme sind bisher reine Spekulation. Das Hauptproblem der meisten Vorschläge ist dabei die große Anzahl dieser Systeme aus großen KBOs.
Man vermutet, dass ein Großteil der Kometen mit mittleren Perioden aus dem Kuipergürtel stammt. Während man früher davon ausging, dass die Kometenkerne nahezu unverändert aus ihrer Bahn geworfene KBOs sind, geht man heute jedoch davon aus, dass es sich bei den Kometenkernen um Fragmente handelt, die aus Zusammenstößen von KBOs stammen.
Mit Stand 2005 sind acht KBOs bekannt, deren Durchmesser (bei Unsicherheiten von 10–15 %) um 1000 km oder mehr liegt. Die größten bekannten Objekte im Kuiper-Gürtel sind:
Kuiperähnliche Strukturen scheinen sich auch in anderen Sonnensystemen gebildet zu haben. Ein Beispiel ist Fomalhaut. Dort wurde ein massereicher Begleiter gefunden, dessen Umlaufbahn innerhalb des Staubgürtels verläuft. Vergleichbare Planeten sind im Sonnensystem nicht zu erwarten. Ihre Existenz würde sich durch eine Verschiebung des Gesamtschwerpunkts relativ zur Sonne bemerkbar machen.
Im Rahmen des Citizen Science Projekts IceHunters, einem Schwesterprojekt von Galaxy Zoo im Zooniverse, suchen Freiwillige in ihrer Freizeit nach Objekten im Kuiper-Gürtel, um ein Nachfolgeziel für die New Horizons-Raumsonde zu finden. Hierzu werten sie Bilder aus, die aus der Subtraktion von in zeitlichen Abständen aufgenommenen astrononischen Aufnahmen gewonnen werden. Astronomische Kenntnisse sind für diese Tätigkeit nicht notwendig.
