Pluto und Charon
Quelle: NASA (http://www.nasa.gov)

Plutos stark elliptische und ungewöhnlich schräge Umlaufbahn bringt ihn in dem Perihel näher an die Sonne als Neptun. Das letzte Mal war dies vom 7.02 1979 bis zu dem 11.02 1999 der Fall. Seitdem bewegt er sich langsam auf sein Aphel, den sonnenfernsten Punkt zu, den er freilich erst 2113 erreichen wird. Wenn Neptun sich von hinten an Pluto annähert, ergibt sich eine Gravitationswechselwirkung, die für das 3:2-Verhältnis der Umlaufzeiten beider Planeten verantwortlich ist.

Über Pluto selber ist ca. wenig bekannt, auch weil keine Aufnahmen aus der Nähe existieren, wie sie für erdnähere Planeten vorliegen. Mit einem Durchmesser von lediglich 2274 km ist Pluto deutlich kleiner als die 7 größeren Monde in dem Sonnensystem. Seine Atmosphäre ist sehr dünn. Die Annahme, dass sie in dem sonnenfernsten Bahnabschnitt ausfrieren würde, konnte bislang nicht bestätigt werden. Aus dem Vergleich von spektroskopischen Messungen, die 1988 und 2002 durchgeführt wurden, wäre sogar eine kleine Ausdehnung der Atmosphäre abzuleiten.

Aufgrund der stark exzentrischen Bahn und der Kleinheit von Pluto und seines Mondes Charon (Mond) nahmen viele früheren Astronomen an, sie seien einst Monde des Neptun gewesen; seine große Bahnneigung von 17° sei ebenfalls Hinweis auf ein astronomisches Ereignis, das den Pluto "befreit" habe.

Heute wird eher die These bevorzugt, Pluto sei der größte - jedenfalls der hellste - Vertreter der Transneptune. Dies sind tausende Asteroiden (Kleinplaneten und Kometenkerne) jenseits der Neptunbahn in dem sogenannten Kuipergürtel. Viele von ihnen wurden offenbar durch den äußersten Riesenplaneten Neptun in eine 3:2-Bahnresonanz "eingefangen". Wegen ihrer dem Pluto ähnlichen Bahnen bezeichnet man sie Plutinos. Mit Methoden der Himmelsmechanik kann man zeigen, dass diese langgestreckten, mit Neptun halb-synchronen Umlaufbahnen über Millionen von Jahren stabil sind. Demnach wäre Pluto kein wirklicher Planet. Auch der Neptunmond Triton sei ein ehemaliges Mitglied des Kuipergürtels, das vom Neptun eingefangen wurde.

Ãœberhaupt sind sich Pluto und Triton (der noch kälter ist) auch vom Aufbau her wahrscheinlich sehr ähnlich. Somit wäre Pluto (wie Triton) von einer eher rötlichen Färbung, hat wahrscheinlich Polkappen und in Richtung des Äquators dunkler gefärbte Gebiete. Dies würde auch die schwankende Helligkeit erklären. In dem Inneren hat Pluto einen von einer Eisschicht überzogenen Gesteinskern, der ungefähr 80 % der Masse ausmacht.

Plutos einziger bekannter Begleiter Charon hat einen Durchmesser von 1172 km und ist damit in dem Vergleich zu Pluto sehr groß. Das System Pluto-Charon wird aufgrund dieses ungewöhnlichen Größenverhältnisses von ungefähr 2:1 auch als Doppelplanet genannt. Der gemeinsame Schwerpunkt liegt außerhalb des Zentralkörpers, ein in unserem Sonnensystem für Mondsysteme einzigartiges Phänomen. Pluto und Charon umrunden sich gegenseitig in einem Abstand von 19.405 km. Als einziger Planet in dem Sonnensystem hat Pluto eine satellitengebundene Rotation (Hantelrotation, doppelt gebundene Rotation), d.h. Charon und Pluto haben aufgrund der Gezeitenkräfte ihre Eigenrotationen gegenseitig soweit abgebremst, dass beide sich während eines Umlaufs umeinander exakt einmal um ihre eigene Achse drehen. Sie wenden sich daher stets die gleiche Seite zu.

Pluto wurde am 18.02 1930 auf der Flagstaff-Sternwarte in Arizona durch Vergleich einiger Himmelsaufnahmen entdeckt. Der junge Entdecker Clyde Tombaugh war erst kurz zuvor für die fotografische Suche nachdem legendären Transneptun angestellt worden. Der Marsforscher Percival Lowell hatte lange selbst nach einem solchen Himmelskörper gesucht und das "Lowell-Observatorium" auf einem Berg bei Flagstaff finanziert. Der hypothetische "Zehnte Planet" wurde damals für kleine Bahnabweichungen der Planeten Uranus und Neptun verantwortlich gemacht.

Nach seiner Entdeckung suchte man nach einem passenden Namen. Die Nennung "Pluto" wurde von Venetia Burney, einem 11jährigen Mädchen aus Oxford, vorgeschlagen und davor schon einmal 1919 von dem französischen Astronomen Reynaud . Bei der Namenswahl dürfte eine Rolle gespielt haben, dass sich das astronomische Symbol aus den Initialen Lowells zusammensetzen ließ, nach dem zuvor von seiner Witwe (er war 1916 gestorben) schon Percival, Lowell und sogar Constance (ihr eigener Name) vorgeschlagen worden war.

Aus der beobachteten Helligkeit Plutos (15^m) und einer plausiblen Annahme für seine Albedo (Rückstrahlfaktor des Sonnenlichts) schloss man, dass der neue Himmelskörper etwa Erdgröße habe. Andererseits war es zunächst auch in großen Fernrohren unmöglich, seinen Durchmesser direkt mikrometrisch zu messen. Daher tauchten bald Zweifel auf, ob seine Gravitationswirkung für die Bahnstörungen verantwortlich sein könne.

Also wurde die Suche nach einem weiteren Planeten "Transpluto" schon bald nach Plutos Entdeckung fortgesetzt - unter anderem von Clyde Tombaugh selbst. Mit der Entwicklung leistungsstarker Teleskope mussten Durchmesser und Masse des Pluto kontinuierlich nach unten revidiert werden - zunächst um 1950 nach Messungen Mount Palomars auf halbe Erdgröße. Bald scherzte man, dass Pluto bei Extrapolation der Messwerte wohl völlig verschwinden werde. Unkonventionelle Theorien wurden postuliert: Pluto sei in Wirklichkeit groß, man sehe aber ca. einen kleinen hellen Fleck auf der Oberfläche.

Der Astronom Fred Whipple errechnete erstmals eine genaue Bahn des Plutos.

Die Entdeckung des Charon in dem Jahr 1978 ermöglichte dann eine genaue Massenbestimmung mittels der gravitionellen Dynamik des Systems. Demnach ist Pluto etwas kleiner als der Erdmond, aber wesentlich leichter als dieser. Seine äußeren Schichten sind vermutlich lockeres Gestein mit großem Anteil von Eis. Durch dessen Helligkeit wurde Pluto um über 60 Jahre früher entdeckt als andere, sehr dunkel gefärbte Transneptune.

Es wird mittlerweile vermutet, dass die seinerzeit festgestellten Bahnabweichungen von Neptun und Uranus nicht real existieren, sondern durch kleine, unvermeidliche Messfehler vorgetäuscht wurden.

Die NASA plante unter dem Namen Pluto Kuiper Express bzw. vormals Pluto Fast Flyby eine Mission zu dem Pluto. Diese sollte unter Leitung des Southwest Research Institute (http://www.swri.org/) durchgeführt werden. Diese Mission wurde inzwischen aufgegeben und durch die geplante Mission New Horizons ersetzt. Der früheste Starttermin ist der Januar 2006. Die geplante Flugdauer beträgt etwa zehn Jahre, der Vorbeiflug an Pluto und Charon soll in dem Juli 2015 stattfinden.

Seit in dem September 1992 die Entdeckung hunderter kleiner transneptunischer Objekte jenseits der Plutobahn einsetzte, wurde der Status des Pluto neu bewertet. Heute gilt er als Teil des Kuipergürtels und manche Astronomen erwarten, dort bald ähnlich große (aber dunklere) Objekte zu entdecken. Diese Neubewertung hat zu der Debatte geführt, ob man Pluto noch mit Recht einen Planeten bezeichnen könne.

Die neueste Definition, nach der ein Planet ein Körper ist, dessen Masse die Gesamtmasse aller anderen Körper in seinem Bahnbereich übertrifft, läßt Pluto fraglos zu einem Planetoiden werden, denn, da seine Bahn die Neptunbahn kreuzt und er die Sonne in Resonanz zu Neptun umläuft, gehört er ganz eindeutig in den Bahnbereich dieses Gasplaneten, besitzt aber ca. einen vernachlässigbar winzigen Bruchteil dessen Masse.

Fast interessanter erscheint uns heute die Frage, welchen Einfluss die Objekte des neu entdeckten Kuipergürtels auf unser Verständnis zu Entwicklung und Dynamik des Sonnensystems haben. Es gilt inzwischen als sicher, dass aus diesen fernen, eisigen Regionen die meisten Kometen stammen. Sie dürften Restmaterial aus der Geburtsphase des Sonnensystems vor etwa 4½ Milliarden Jahren sein. Ende 2003 wurde in doppeltem Abstand von Pluto ein fast 2 Tausend km großer Himmelskörper entdeckt und nach der Meeresgöttin der Inuits Sedna genannt. Viele Medien apostrofierten ihn bereits als den Zehnten Planeten.

• Alan Stern, Jaqueline Mitton: Pluto and Charon, ISBN 0-816-518-408
• J. L. Elliot et al.: The recent expansion of Pluto's atmosphere, Nature 424, 165-168 (10 Jul 2003) Letters to Nature

• Erklärung (http://www.iau.org/IAU/FAQ/PlutoPR.html) der IAU bezüglich des Planetenstatus von Pluto