Astronomen sind zu dem Schluss gekommen, dass der Zwergplanet Haumea, der sich jenseits der Neptunbahn am Rande des Sonnensystems befindet, einen dichten Gesteinskern besitzt, der von einem eisreichen Mantel umgeben ist. Zu diesem Ergebnis gelangten die Forscher durch die Analyse der Bewegung der beiden Haumea-Monde anhand von Daten des Weltraumteleskops Hubble aus zwei Jahrzehnten. Eine direkte Erforschung des Inneren dieses entlegenen Himmelskörpers ist derzeit unmöglich, weshalb die Wissenschaftler auf eine indirekte Methode zurückgriffen: Anhand der Bahnen der Monde schätzten sie die Massenverteilung im Inneren des Planeten ab und erstellten ein neues dynamisches Systemmodell.

Der gravitative „Fingerabdruck“ des Inneren: Der J2-Parameter

Ein zentrales Analysewerkzeug war der J2-Parameter, der die Abweichung des Schwerefelds von Haumea von dem eines perfekt sphärischen Körpers charakterisiert. Je stärker der Planet gestreckt ist und je ungleichmäßiger seine Masse verteilt ist, desto deutlicher fällt diese Abweichung aus. Astronomen ermittelten gleichzeitig die Massen der Monde und den J2-Wert unter Verwendung präziser Positionsmessungen der Monde, die Hubble über rund zwanzig Jahre hinweg gewonnen hatte. Der erhaltene J2-Wert enthält Informationen darüber, wie genau die Masse im Inneren von Haumea konzentriert ist: im Zentrum oder näher an der Oberfläche, in einem dichten Kern oder in einem lockeren Mantel.

Sternbedeckungen als Werkzeug zur Bestimmung der Form

Um die Gravitationsdaten mit der Geometrie des Planeten abzugleichen, zogen die Forscher Beobachtungen von Sternbedeckungen heran. Wenn Haumea vor einem fernen Stern vorüberzieht, ermöglicht die zeitliche Veränderung der Sternhelligkeit eine hochpräzise Rekonstruktion von Größe und Form des Objekts. Die gemeinsame Analyse des gemessenen J2 und der aus Bedeckungsdaten erstellten Formmodelle erlaubte es den Astronomen, auf zwei Hauptkomponenten im Inneren zu schließen: einen dichten Gesteinskern und einen diesen umgebenden Eismantel. Genau diese zweischichtige Struktur stimmt am besten mit dem beobachteten Schwerefeld und der gestreckten Form des Planeten überein.

Was vorerst ungesichert bleibt

Gleichzeitig betonen die Autoren der Studie, dass die genaue innere Struktur von Haumea noch nicht ermittelt werden konnte. Die vorliegenden Daten reichen nicht aus, um die Dichte von Kern und Mantel zuverlässig zu bestimmen oder eindeutig zu klären, ob der Planet aus zwei Hauptschichten besteht oder komplexer aufgebaut ist. Die Modelle stimmen zudem etwas besser mit der Annahme überein, dass Haumea einen Teil ihrer ursprünglichen deformierten Form beibehalten hat — die sogenannte „Fossil“-Figur aus frühen Entwicklungsstadien. Dieser statistische Vorteil ist jedoch noch nicht überzeugend genug, um die Hypothese als bestätigt anzusehen.

Perspektiven und Bedeutung für die transneptunische Population

Zur Überprüfung und Präzisierung der Schlussfolgerungen werden neue Beobachtungen der Haumea-Monde sowie zusätzliche Sternbedeckungen erforderlich sein, die eine genauere Bestimmung des Schwerefelds und der Planetenform sowie eine Eingrenzung möglicher Innenraummodelle ermöglichen. Die Autoren bringen die Ergebnisse zudem in einen größeren Kontext: Ihren Schätzungen zufolge könnten Gesteinskerne und unterirdische Ozeane unter transneptunischen Zwergplaneten weit verbreitet sein. Das Vorhandensein eines unterirdischen Ozeans direkt in Haumea wurde durch diese Studie jedoch nicht bestätigt. Die Arbeit leistet einen Beitrag zum Verständnis der geologischen und chemischen Evolution kleiner Körper an den Rändern des Sonnensystems und setzt Maßstäbe für zukünftige Missionen und Beobachtungen.