KVHS Northeim 2025 : Astronomie - eine Reise durch Raum und Zeit

Der Kuipergürtel

Der Kuipergürtel ist eine Region jenseits der Neptunbahn (etwa $30-55 AE$ von der Sonne entfernt)
und enthält Millionen von eisigen Objekten, darunter Zwergplaneten, Asteroiden und Kometen.
Der Kuipergürtel beinhaltet die Überbleibsel der Planetenentstehung und beherbergt einige der
ältesten und kältesten Objekte im Sonnensystem.

Eigenschaften des Kuipergürtels

1. Grösse & Ausdehnung

- Innere Grenze: $30 AE$ (Neptun-Umlaufbahn)
- äussere Grenze: $50-55 AE$
- Breite: $20-25 AE$
- Gesamtmasse: $10-20 %$ der Erdmasse (ursprünglich vielleicht mehr)
- Form: Torus (dicke Scheibe), mit Objekten ober- und unterhalb der Ekliptik

2. Zusammensetzung der Objekte

Kuipergürtel-Objekte (KBOs) bestehen aus:

- Wassereis
- Methaneis
- Ammoniakeis
- Silikate und Kohlenstoffverbindungen
- Organische Moleküle (tholinartige Stoffe, die Oberflächen rätlich färben)

3. Temperatur und Energiefluss

- Sehr kalt: $30-50 K$ ($-243 ^{\circ}C$ bis $-223 ^{\circ}C$)
- Kaum Sonnenlicht: $0.06 %$ der Lichtmenge, die die Erde erhält

4. Dynamik und Bahnverhalten

KBOs sind in verschiedene Gruppen unterteilt:

- Klassische KBOs ("Cubewanos")
- Haben stabile, fast kreisförmige Bahnen
- Beispiel: Makemake, Quaoar
- Resonante KBOs
- Beeinflusst von Neptun (z. B. in einer 2:3-Resonanz wie Pluto)
- Beispiel: Pluto, Orcus
- Gestreute KBOs (Scattered Disk Objects, SDOs)
- Exzentrische, geneigte Bahnen durch Neptun-Störungen
- Beispiel: Eris, Sedna (extreme Umlaufbahn)

5. Reflexionsvermögen und Farben

- Albedo (Helligkeit): $0.04 .. 0.8$ (grosse Variation)
- Farbvariationen:
- Rötlich: Organische Moleküle (Tholine)
- Bläulich: Relativ frisches Wassereis

6. Magnetfeld und Atmosphäre

- Kein eigenes Magnetfeld im Kuipergürtel
- Einzelne grosse KBOs (z. B. Pluto) können eine dünne temporäre Atmosphäre besitzen

7. Dichte und Masse der Objekte

- Typische Dichte: $0.5-2.5 g/cm^3$ (je nach Anteil von Eis und Gestein)
- Masse von Zwergplaneten:
- Pluto: $1.3 \cdot 10^{22} kg$
- Eris: $1.6 \cdot 10^{22} kg$
- Haumea: $4.0 \cdot 10^{21} kg$

8. Wichtige Kuipergürtel-Objekte

- Pluto : grösstes KBO, Zwergplanet
- (136199) Eris : grösster massereicher Zwergplanet
- (136108) Haumea : elliptische Form, schneller Rotator
- (136472) Makemake : rätliche Oberfläche, Methaneis
- (50000) Quaoar : relativ grosses KBO mit Mond
- (90377) Sedna : extreme, langgestreckte Bahn

9. Wechselwirkungen mit Neptun und der Oortschen Wolke

Neptun beeinflusst viele Koiper-Belt-Objekte durch Gravitationsresonanzen
Einige Objekte (z. B. Sedna) könnten Übergangsobjekte zur Oortschen Wolke sein