Weltall Saturns Trojaner sind anders

Seit die amerikanische Raumsonde Cassini am 1. Juli vergangenen Jahres in eine Umlaufbahn um den Saturn eingeschwenkt ist, müssen die Astronomen ständig damit rechnen, daß die Anzahl der bekannten Monde dieses Planeten steigt. Tatsächlich hat sie sich in diesem Zeitraum um drei auf dreiunddreißig erhöht. (Drei weitere Objekte sind noch nicht als Monde bestätigt worden.) Die Neulinge haben jetzt vorläufige Namen bekommen.

Die beiden im August von Sebastian Charnoz von der Pariser Universität auf den Cassini-Fotos aufgespürten Trabanten, die sich zwischen den Bahnen der Saturnmonde Mimas und Enceladus bewegen, heißen jetzt Methone und Pallene. Der erstmals im Oktober von Carl Murray an der Queen-Mary-Universität in London bemerkte Trabant ist Polydeuces genannt worden. Er gehört zu den sogenannten Trojanern - kleinen Himmelskörpern, die im Sonnensystem gleichsam fixierte Positionen innehaben.

Das gleichseitige Dreieck

Auf die aus himmelsmechanischer Sicht ungewöhnlichen Objekte war als erster der deutsche Astronom Max Wolf von der Universität Heidelberg aufmerksam geworden. Der Forscher hatte ein Verfahren entwickelt, mit dem man verhältnismäßig leicht Kleinplaneten aufspüren konnte: Er verglich Fotoplatten, die in verschiedenen Nächten aufgenommen worden waren, um darauf Objekte zu entdecken, die sich gegenüber den Fixsternen bewegten.

Im Jahr 1906 stieß er auf diese Weise auf einen später Achilles genannten und neueren Messungen zufolge 116 Kilometer großen Asteroiden, der in derselben Bahn wie Jupiter und in immer gleichem Abstand von diesem die Sonne umkreist, wobei er sich - von der Sonne aus gesehen - 60 Grad vor dem Planeten befindet. Das heißt, die drei Himmelskörper bilden stets ein gleichseitiges Dreieck.

Lagrange-Punkte gut besetzt

Ende des 18. Jahrhunderts hatte der französische Mathematiker Joseph-Louis Lagrange herausgefunden, daß es in jedem Dreikörpersystem, in dem der dritte Körper eine wesentlich geringere Masse hat als die beiden anderen, für diesen exakt fünf Positionen (die Lagrange-Punkte) gibt, an denen er gegenüber den beiden anderen Objekten fixiert ist. Für das Sonne-Jupiter-System befinden sich drei der Positionen auf der Geraden durch die Sonne und Jupiter. Die beiden andern fallen in die Jupiterbahn, genau sechzig Grad von dem Planeten entfernt. Dabei läuft der Lagrange-Punkt 4 dem Jupiter voraus, während der Lagrange-Punkt 5 dem Planeten folgt.

Bald stellte sich heraus, daß die Lagrange-Punkte 4 und 5 in der Jupiterbahn recht gut besetzt sind. Man fand an den entsprechenden Positionen etliche Kleinplaneten, von denen die meisten infolge störender Kräfte allerdings nicht vollständig fixiert sind. Vielmehr bewegen sich die Asteroiden in einigem Abstand um die mathematisch definierte Position.

Vier Trojaner bekannt

Die Astronomen haben der dichten „Bevölkerung“ Rechnung getragen und für die Kleinplaneten an den beiden Lagrange-Punkten den Sammelnamen Trojaner geprägt. Dabei sind bei der Namensgebung der einzelnen Objekte die beiden Gruppen berücksichtigt worden. Die Asteroiden am Lagrange-Punkt 4, die dem Jupiter vorauseilen, heißen wie die griechischen Kämpfer im Trojanischen Krieg - Achilles, Odysseus, Hektor oder Agamemnon. Die Asteroiden am Lagrange-Punkt 5, die dem Jupiter folgen, erinnern an die Krieger auf der trojanischen Seite wie Priamus oder Patroclus. Anfang dieses Monats hat die Zahl der bekannten „griechischen Trojaner“ 1069 und die Zahl der bekannten „trojanischen Trojaner“ 680 betragen. Für das große Ungleichgewicht gibt es bislang keine Erklärung.

Lange Zeit schien es, als werde nur der Jupiter von Trojanern begleitet - so wie nach früheren, inzwischen überholten Erkenntnissen nur der Saturn Ringe besitzt. Doch das hat sich längst geändert. Die Trojaner sind noch nicht einmal auf die großen Planeten beschränkt. 1990 spürte der amerikanische Astronom David Levy am Lagrange-Punkt 5 des Sonne-Mars-Systems den Kleinplaneten Eureka auf. Mittlerweile sind vier Trojaner bekannt, die dem Mars in seiner Bahn um 60 Grad folgen. Dagegen kennt man bislang nur einen, der ihm um 60 Grad vorauseilt.

Hufeisenähnliche Bahn

Einen anderen Trojaner haben die Astronomen in der Nähe des Lagrange-Punktes 4 im Sonne-Neptun-System gefunden. Sie spürten das Objekt mit der Bezeichnung 2001QR322 im August 2001 auf. Es dauerte allerdings noch viele Monate, bis sie seine Zugehörigkeit zu diesem Punkt erkannten. Denn der Kleinplanet eilt der fixen Position eine Zeitlang in der Bahn des Uranus voraus, dann wiederum bleibt er eine Zeitlang zurück. Der Rhythmus, in dem er um die mathematische Position hin und her schwankt, beträgt rund zehntausend Jahre.

In der Umlaufbahn der Erde um die Sonne haben die Astronomen bislang noch keinen Trojaner entdeckt. Das hat allerdings nicht allzu viel zu bedeuten. Denn auch in unserer direkten Nachbarschaft sind in jüngerer Zeit Objekte mit ungewöhnlichen Bahnen aufgespürt worden. Erst im Jahr 2002 fiel den Forschern ein Kleinplanet auf, der sich ähnlich wie der Trojaner des Neptuns bewegt: Er eilt in der Erdbahn der Erde mal gehörig voraus und bleibt dann wieder zurück. Dabei wird sein Abstand zu unserem Heimatplaneten so groß, daß seine Bahn einem Hufeisen ähnelt.

Bislang nur Helene identifiziert

Mit den Trojanern des Saturns hat es eine andere Bewandtnis. Sie umkreisen nicht mit dem Saturn zusammen die Sonne, sondern zusammen mit dem Mond Tethys beziehungsweise dem Trabanten Dione den Saturn. Daß der 1684 von Giovanni Cassini entdeckte Mond Tethys zwei Trojaner hat, fanden die Astronomen schon im Jahr 1981 heraus. Sie bemerkten, daß der ein Jahr vorher erstmals beobachtete Telesto um 60 Grad vorauseilt, während der zur gleichen Zeit aufgespürte Calypso um 60 Grad folgt.

Als Trojaner von Dione hatten die Astronomen bislang nur Helene identifiziert. Nun kommt Polydeuces hinzu, ein Mond, der jetzt für einen weiteren Rekord steht: Von allen bekannten Trojanern im Sonnensystem ist er der untreueste. Er hält wie andere Trojaner keinen festen Abstand von 60 Grad zu dem Objekt, das er begleitet, sondern pendelt um die mathematische Position hin und her - wobei die Distanz zwischen bei den andern Trojanern unerreichten 39 und 92 Grad schwankt.