617 Patroclus – binärer Jupiter-Trojaner: Entdeckung und eisige Doppelstruktur
617 Patroclus: binärer Jupiter-Trojaner, 1907 entdeckt – eisige Doppelstruktur aus zwei gleichgroßen Körpern, Hinweise auf Kometenursprung und aktuelle Forschungsergebnisse.
617 Patroclus (pə-troe'-kləs, englische Aussprache: /_pəˈtroʊkləs/) ist ein binärer Kleinplanet, der aus zwei Objekten ähnlicher Größe besteht, die ihren gemeinsamen Schwerpunkt umkreisen. Er ist ein Trojaner, der eine gemeinsame Umlaufbahn mit Jupiter teilt. Er wurde 1907 von August Kopff gefunden und war der zweite Trojanische Asteroid, der entdeckt wurde. Jüngste Hinweise deuten darauf hin, dass es sich bei den Objekten eher um Eiskometen als um felsige Asteroiden handelt.
Entdeckung, Name und Lage
Patroclus wurde 1907 entdeckt und ist eines der frühen Objekte, die in Jupiters Trojaner-Gruppen gefunden wurden. Es liegt im sogenannten Trojaner-Lager (Lagrange-Punkt L5), dem "nachfolgenden" Bereich hinter Jupiter auf seiner Bahn. Interessant ist, dass der Name Patroclus aus der griechischen Mythologie stammt (Begleiter Achills) — eine von wenigen historischen Ausnahmen bei der Benennung: normalerweise tragen Objekte im L5-Lager Namen trojanischer Figuren.
Binäre Struktur und physikalische Eigenschaften
Im Jahr 2001 zeigten hochauflösende Beobachtungen mit adaptiver Optik, dass Patroclus aus zwei ähnlich großen Komponenten besteht. Die beiden Partner sind heute als Patroclus und Menoetius bekannt und umkreisen einander in einem engen, gemeinsamen System. Aus kombinierten Messungen (adaptive Optik, photometrische Lichtkurven, Infrarot-Beobachtungen) konnten folgende, grob abgeschätzte Eigenschaften abgeleitet werden:
- Durchmesser der Komponenten: jeweils in der Größenordnung von ~100–120 km (ähnliche Größenordnung, genaue Werte haben Messunsicherheiten).
- Mutualorbit: die beiden Körper drehen sich in wenigen Tagen um ihren gemeinsamen Schwerpunkt (typischer Zeitraum ist etwa 4–5 Tage).
- Trennung: die mittlere gegenseitige Entfernung liegt im Bereich einiger hundert Kilometer.
- Dichte: aus Bahn- und Größenschätzungen ergibt sich eine sehr geringe mittlere Dichte (typisch < 1 g/cm³), was auf einen hohen Eisanteil und/oder hohe Porosität hinweist.
- Albedo und Spektraltyp: Patroclus gehört zu den sehr dunklen, rötlich-grauen D‑Typ‑Objekten mit geringer Albedo, ähnlich wie viele Kometenkörper und Transneptunische Objekte.
Zusammensetzung und Herkunft
Die niedrige Dichte und das dunkle Spektrum legen nahe, dass Patroclus und Menoetius eher eisreiche, poröse Körper sind — näher verwandt mit Kometenkernen oder Kuipergürtel‑Objekten als mit den überwiegend felsigen Asteroiden des inneren Sonnensystems. Diese Eigenschaften unterstützen Theorien, nach denen viele Jupiter-Trojaner aus den äußeren Regionen des jungen Sonnensystems stammen oder dort stark durchmischtes Material repräsentieren. Beobachtungen im infraroten Bereich und thermische Messungen halfen, Temperatur, Albedo und dadurch Rückschlüsse auf Zusammensetzung und Porosität zu gewinnen.
Bedeutung für die Forschung
Das doppelte System Patroclus–Menoetius ist für die Planetenforschung besonders wertvoll, weil es direkte Messungen von Masse und Dichte erlaubt und damit wichtige Hinweise auf die Zusammensetzung und Herkunft der Trojaner liefert. Binäre Systeme liefern außerdem Einsichten in die Entstehung und Entwicklung kleiner Körper sowie in Dynamikprozesse während der frühen Entwicklungsphasen des Sonnensystems. Patroclus ist deshalb ein interessantes Ziel für Fernbeobachtungen und mögliche Raumfahrtmissionen, die das Verständnis der Verwandtschaft von Trojanern, Kometen und transneptunischen Objekten vertiefen können.
Umlaufbahn
Patroclus umkreist Jupiters hinteren Lagrange-Punkt, L5, in einer Umlaufbahn, die nach einer der Seiten im legendären Trojanischen Krieg "Trojanischer Knoten" genannt wird (der andere Knoten wird "Griechischer Knoten" genannt). Patroklos ist das einzige Objekt im trojanischen Lager, das nach einem griechischen Zeichen benannt ist; die Namensregeln für die trojanischen Asteroiden wurden erst nach der Benennung von Patroklos aufgestellt (ebenso ist der Asteroid Hektor das einzige trojanische Zeichen, das im griechischen Lager erscheint).
Binär
Im Jahr 2001 wurde festgestellt, dass Patroclus ein binäres Objekt ist, das aus zwei Asteroiden besteht, die fast gleich groß sind. Im Februar 2006 hat ein Team von Astronomen unter der Leitung von Franck Marchis die Umlaufbahn des Systems mit Hilfe der adaptiven Optik des Leitsterns Keck Laser genau vermessen. Sie vermuteten[1], dass die beiden Asteroiden in einer Entfernung von 680±20 km in 4,283±0,004 d um ihren Massenschwerpunkt kreisen, was eine nahezu kreisförmige Umlaufbahn beschreibt. Das Team stellte ihre Sichtungen mit thermischen Messungen vom November 2000 zusammen und überlegte, wie groß die Asteroiden des Systems sein könnten. Die etwas größeren Asteroiden, die einen Durchmesser von 122 km haben, tragen nach wie vor den Namen Patroclus. Der kleinere Asteroid, der 112 km misst, trägt jetzt den Namen Menoetius (vollständiger Name (617) Patroclus I Menoetius), nach dem Vater des legendären Patroclus. Seine vorläufige Bezeichnung war S/2001 (617) 1.
Woraus sie bestehen
Da die Dichte der Asteroiden (0,8 g/cm³) geringer ist als die von Wasser und etwa ein Drittel die von Gestein, geht das Forscherteam unter der Leitung von F. Marchis davon aus, dass das Patroclus-System, das früher für ein Paar felsiger Asteroiden gehalten wurde, im Aufbau eher einem Kometen ähnelt. Es wird vermutet, dass viele trojanische Asteroiden in Wirklichkeit kleine Planetesimale sind, die während der weiteren Wanderung der Riesenplaneten vor 3,9 Milliarden Jahren im Lagrange-Punkt des Jupiter-Sonne-Systems eingefangen wurden. Dieses Szenario wurde von A. Morbidelli und Kollegen in einer Reihe von Artikeln vorgeschlagen, die im Mai 2005 in der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurden.
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