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MONDE
Chaos-Theorie erklärt Ursprung der neuen Monde
von Stefan Deiters
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20. Mai 2003

In den letzten Jahren wurden um die äußeren Planeten Jupiter, Saturn und Uranus eine Vielzahl neuer Monde entdeckt, so dass es beispielsweise der Gasriese Jupiter inzwischen auf 60 Trabanten bringt. Ein Forscherteam, das sich eigentlich mit der Simulation chemischer Reaktionen beschäftigt, konnte den Ursprung der Mond nun erklären und auch vorhersagen, wo sich wohlmöglich noch mehr Monde aufspüren lassen.

S/1999 J1

Drei überlagerte VLT-Aufnahmen des Jupitermondes S/1999 J 1 zeigen die Bewegung des Mondes am Himmel. Foto: ESO

In den vergangenen Jahren wurde eine ganze Reihe von winzigen Monden entdeckt, die - teilweise auf recht exotischen Bahnen - die großen Planeten unseres Sonnensystems umkreisen. So bringt es Jupiter inzwischen auf 60 Monde, Saturn auf 31 und Uranus auf 21 Trabanten. Die Monde gelten gemeinhin als eingefangene Asteroiden und die Astronomen sind sich sicher, dass ein Verständnis dieser Vorgänge wichtige Hinweise über die Frühphase der Planetenentstehung in unserem Sonnensystem liefern kann.

Im Gegensatz zu den so genannten regulären Monden, die ihre Planeten auf nahezu kreisförmigen Bahnen umrunden und in der sehr frühen Phase des Sonnensystems entstanden sind, bewegen sich die kleineren irregulären Monde auf sehr unkreisförmigen, also elliptischen Bahnen und können recht weit von "ihrem" Planeten entfernt sein. So entstand bald die These, dass sie ursprünglich die Sonne umrundeten, dann aber von dem massereichen Planeten in einen Orbit gezwungen, also im Prinzip eingefangen wurden.

So einfach sich dieses Einfangen im Grundsatz anhört, so schwierig ist das Verfahren, wenn man sich detailliert damit auseinandersetzt. Außerdem erstaunte die Astronomen der Sachverhalt, dass einige der kleinen Monde in entgegengesetzer Richtung zu den meisten übrigen Monden um ihren jeweiligen Planeten kreisten, also einen so genannten prograden Orbit hatten und damit in der selben Richtung den Planeten umlaufen wie sich der Planet selbst dreht.

Um den Ursprung des Mondeinfangs genauer zu untersuchen, wandten die Mathematiker Stephen Wiggins und Andrew Burbanks von der Universität in Bristol sowie die theoretischen Chemiker David Farrelly and Sergey Astakhov von der Utah State University ihre chaos-theoretischen Modelle an, mit denen sie chemische Reaktionen simulierten. Den Forschern war nämlich aufgefallen, dass die Problematik recht ähnlich ist und sie sogar von der Lösung des planetaren Problems etwas für ihre chemischen Fragestellungen lernen konnten.

"Als wir angefangen haben, uns mit dem Einfang-Problem der irregulären Monde zu beschäftigen, stellten wir fest, dass vor uns noch niemand versucht hatte, dass Problem mit dreidimensionaler Chaos-Theorie zu lösen", so Stephen Wiggins. "Die meisten Arbeiten in diese Richtung beschäftigten sich mit dem Verhalten der Monde nach dem Einfang-Vorgang. Als wir den Wechsel-Prozess untersuchten, mit dem die Monde von ihrem Orbit um die Sonne auf eine Umlaufbahn um den Planeten gezwungen werden, entdeckten wir, dass dabei Chaos eine Rolle spielt."

Die Modelle der Forscher erwiesen sich dabei als außerordentlich erfolgsversprechend: Sie konnten nicht nur die tatsächlich gefundenen Positionen der irregulären Monde erklären, sondern lieferten zudem noch Hinweise auf neue Regionen, in denen eventuell weitere Monde zu finden sind. Dies könnte zukünftige Suchen nach diesen winzigen Trabanten deutlich beschleunigen. Die Modelle der Wissenschaftler zeigten zudem, dass die Monde, die in einen prograde Orbit um ihren Planeten eingefangen werden, eine Tendenz dazu haben, anfangs ihrem Planeten sehr nahe zu kommen. Damit haben sie aber einen größere Chance mit den großen regulären Monden zu kollidieren, was die große Anzahl von irregulären Monden mit "normalen" Orbits erklären könnte.

siehe auch
Uranus: Uranus verliert einen Mond - 2. Januar 2002
Saturn: Vier neue Monde entdeckt - 26. Oktober 2000
Jupiter: Nach mehr als 20 Jahren neuer Mond entdeckt - 24. Juli 2000
Uranus: Cordelia und Ophelia wiederentdeckt - 7. März 2000
Uranus: Zwei neue Monde - 3. August 1999
Uranus: 18. Mond entdeckt - 26. Mai 1999
AstroLinks: Uranus

AstroLinks: Jupiter

AstroLinks: Saturn
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