Der Kuiper Disk

Bereits recht früh gab es Vermutungen, daß sich jenseits der Neptunbahn ein Reservoir von interplanetaren Körpern, ähnlich dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, befinden könnte. Folgende Argumente führte Edgeworth (1949) für die Existenz eines solchen ``Debris'' auf:
  1. Die Dichte des frühen Sonnensystem-Nebels sollte an der Neptunbahn nicht abrupt enden, sondern nach außen hin graduell abnehmen
  2. Die Akkumulation von Debris zu Planeten entwickelt sich im äußeren Sonnensystem erheblich langsamer als im inneren
  3. Diese äußere Region des Sonnensystems stellt ein riesiges Reservoir potentieller Kometen dar
  4. Von Zeit zu Zeit dringt ein Stück Debris ins Innere des Sonnensystem ein und entwickelt sich zu einem (kurzperiodischen) Kometen
Bekannter als Edgeworth' Überlegungen sind die von Kuiper (1951):
  1. Der protosolare Nebel, aus dem sich das Sonnensystem formte, erstreckte sich bis jenseits der Orbits von Neptun und Pluto
  2. Kometenähnliche Objekte bildeten sich außerhalb von Neptuns Orbit
  3. Während sich die meisten Kometen in die ``Oortsche Wolke'' dispersierten, ist es wahrscheinlich, daß vor allem jenseits von 50 Astronomischen Einheiten (AU) sich Reste der Kometen auf kreisförmigen Orbits um die Sonne erhalten haben
Diese Objekte sind dann ``Kuiper Belt Objekte'', oder, heute gebräuchlicher, ``Kuiper Disk Objekte'' genannt worden.
Das stärkste Argument auf Seiten Edgeworths und Kuipers ist die Existenz und Bahncharakteristika der kurzperiodischen Kometen gewesen. Man unterscheidet zwischen langperiodischen und kurzperiodischen Kometen (üblicherweise wird die Grenze bei einer Orbitperiode von 200 Jahren gezogen).
Bei den langperiodischen Kometen ist die Lage der Perihelien (nächster Annäherungspunkt an die Sonne) gleichmäßig über die Himmelskugel verteilt. Dies und ihre langen Orbitperioden lassen auf ein sphährisch-symmetrisches Reservoir in einer Entfernung von ca. 50 000 AU schließen, nämlich die Oortsche Wolke.
Im Gegensatz dazu zeigen kurzperiodische Kometen eine starke Konzentration der Perihelrichtungen um die Ekliptik. Die sogenannte Jupiter-Familie (mit Aphel am Jupiterorbit) stellt die signifikanteste Untergruppe dar. Obwohl es Versuche gab, die kurzen Perioden und die abgeflachte Verteilung der kurzperiodischen Kometen durch ein ``Heranziehen der Kometen an die Ekliptikebene durch die großen Planeten'' zu erklären, lag doch die Annahme eines abgeflachten Reservoirs jenseits der Neptunbahn nahe.
Dynamische Simulationen auf schnellen Rechenanlagen (Fernández 1980 und Duncan 1988) zeigen, daß die Hypothese des ``Heranziehens der Kometen'' nicht zu der beobachteten Orbitparameterverteilung bei kurzperiodischen Kometen führen kann.

Ende der 80-ziger Jahre war die Technologie so weit vorangeschritten, daß eine direkte Suche nach Kuiper Disk Objekten möglich schien. Doch die ersten beiden systematischen Suchaktionen (von Luu & Jewitt und von Levinson & Duncan) blieben erfolglos.
Eine große Wende brachte dann das Jahr 1992, als es Jewitt & Luu gelang, das erste Kuiper Disk Objekt, 1992QB1, zu entdecken. Die wichtigsten Orbitparameter von 1992QB1 sind: a = 43.8 AU, e = 0.07, i = 2.2°
Nimmt man die gleiche Albedo, A = 0.04, wie man sie vom Kometen P/Halley kennt, an, dann folgt für 1992QB1 ein Durchmesser von etwa 250 km. Natürlich wurde die Suche nach der Entdeckung von 1992QB1 fieberhaft fortgesetzt, mit dem Ergebnis, daß bis 1995 über 20 Kuiper Disk Objekte mit Radien zwischen 100 km und 200 km gefunden worden sind.
Einen weitern Durchbruch gab es im Jahr 1995, als es einer Gruppe um Anita Cochran gelang mit Hilfe des Hubble Space Teleskopes (HST) an die 30 Objekte im Kuiper Disk zu entdecken. Mit Radien zwischen 6 km und 12 km sind diese Objekte viel kleiner als die mit erdgebundenen Teleskopen gefundenen. Erstmals wurde es möglich die Größenverteilung zu charakterisieren. Eine Hochrechnung zeit, daß es etwa 25 000 Kuiper Disk Objekte ähnlich zu den mit HST gefundenen pro Quadratgrad geben muß. Insgesamt sollte es also 200 Millionen ähnliche Objekte im Kuiper Disk geben. Die Gesamtmasse des Kuiper Disk dürfte nur etwa 10 % bis 30 % der Erdmasse betragen.

Autor: Dr. Lex Wennmacher