Neptun (Planet)

Neptun (Planet)
Der Neptun ist von der Sonne aus gezählt mit einer Entfernung von durchschnittlich 4,5 Milliarden Kilometern
der achte und äußerste Planet im Sonnensystem. Er wurde im Jahr 1846 aufgrund von Berechnungen aus Bahnstörungen des Uranus durch den französischen Mathematiker Urbain Le Verrier von dem deutschen Astronomen
Johann Gottfried Galle entdeckt und zeigt eine Scheibe
von 2″. Mit einem Durchmesser von fast 50.000 Kilometern, knapp dem vierfachen Durchmesser der Erde,
und dem 57,74-fachen Erdvolumen ist er nach Uranus der
viertgrößte Planet des Sonnensystems.[1]
recht zur Ekliptikebene – scheinen sich daher ihre Bahnen zu schneiden. Allerdings ist die Umlaufbahn von Pluto um mehr als 17,1° zur Ebene der Ekliptik geneigt. Zum
Zeitpunkt der Nähe Plutos zur Sonne beﬁndet sich Pluto fast an seinem nördlichsten Punkt über der Ekliptikebene und schneidet daher nicht die Bahn Neptuns. Zusätzlich zwingt Neptun Pluto eine 2:3-Bahnresonanz auf.
Während Neptun drei Sonnenumläufe vollführt, umrundet Pluto nur zweimal die Sonne. Die Bahnen sind so synchronisiert, dass Neptun bei der scheinbaren Kreuzung
der Umlaufbahn Plutos immer weit von ihm entfernt ist.
Zusammen mit dem Uranus bildet Neptun die Untergrup- Von 1979 bis 1999 war Pluto der Sonne näher als Neptun.
pe der „Eisriesen“. Neptun dominiert durch seine Größe Am 12. Juli 2011 ist Neptun an jenen Punkt seiner Bahn
die Außenzone des Planetensystems, was sich zum Bei- zurückgekehrt, an dem er sich bei seiner Entdeckung am
spiel an der Umlaufzeit einiger „Transneptune“ wie Pluto 23. September 1846 befand.[3]
und der Plutino-Gruppe zeigt, die genau das 1,5-Fache
der Umlaufzeit von Neptun beträgt (eine Bahnresonanz
von 3:2). Von Neptun sind derzeit 14 Monde bekannt. 1.2 Rotation
Der mit Abstand größte unter ihnen ist Triton mit 2700
Mit einer Rotationsperiode von 15 Stunden, 57 Minuten
Kilometern Durchmesser.
und 59 Sekunden[4] rotiert Neptun wie die anderen drei
Der Gasplanet ist nach Neptun benannt, dem römischen Gasplaneten sehr rasch. Die Folge dieser schnellen RotaGott des Meeres und der Fließgewässer. Sein Zeichen ♆ tion ist eine Abplattung von 1,7 %. Somit ist der Durchist ein stilisierter Dreizack, die Waﬀe des Meeresgottes. messer an den Polen etwa 1000 km geringer als am ÄquaBei der Suche nach Exoplaneten werden Objekte, die eine tor. Die Neigung des Äquators gegenüber seiner Bahneähnliche Masse wie Neptun aufweisen, von Astronomen bene beträgt 28,32°. Die Schrägstellung seiner Rotationsanalog zu den extrasolaren „Jupiters“ oder „Hot Jupiters“ achse ist damit etwas höher als die der Erde.
manchmal als Planet der „Neptun-Klasse“ oder als „Hot
Neptune“ bezeichnet.[2]
2 Physikalische Eigenschaften
1
1.1
Umlaufbahn und Rotation
Neptun gehört mit einem Durchmesser von knapp 50.000
km zu den Gasriesen. Mit einer Dichte von 1,64 g/cm³ ist
er der kompakteste Gasplanet. Auch wenn Neptun etwas
kleiner ist als Uranus, ist Neptun mit der 17-fachen Erdmasse massiver. Jupiter ist immerhin noch 18-mal massereicher als Neptun. Die äquatoriale Fallbeschleunigung
am Nullniveau ist unter den Planeten des Sonnensystems
nur bei Jupiter höher als bei Neptun (23,12 m/s² verglichen mit 11,15 m/s²).
Umlaufbahn
Neptuns Umlaufbahn um die Sonne ist mit einer
Exzentrizität von 0,0113 fast kreisförmig. Sein sonnennächster Punkt, das Perihel, liegt bei 29,709 AE und
sein sonnenfernster Punkt, das Aphel, bei 30,385 AE. Er
ist damit der äußerste Planet des Sonnensystems. Seine
Bahnebene ist mit 1,769° nur leicht gegen die Ekliptik
(Bahnebene der Erde) geneigt. Für einen Umlauf um die
2.1
Sonne benötigt Neptun etwa 165 Jahre.
Im äußeren Bereich des Sonnensystems beeinﬂusst Neptun aufgrund seiner relativ großen Masse die Bahnen
vieler kleinerer Körper wie die der Plutinos und der
Transneptune. Plutos Umlaufbahn ist so exzentrisch, dass
er in seinem Perihel der Sonne näher kommt als Neptun.
Aus der Perspektive des Nordpols der Ekliptik – senk-
Obere Schichten
Die oberen Schichten der Atmosphäre bestehen hauptsächlich aus Wasserstoﬀ (80 ± 3,2 Vol-%) und Helium
(19 ± 3,2 Vol-%), etwas Methan (1,5 ± 0,5 Vol-%), deuteriertem Wasserstoﬀ HD (192 Vol-ppm) und Spuren
von Ethan (1,5 Vol-ppm).[1] Neptuns blaue Farbe wird
wie bei Uranus durch das Methan verursacht, das rotes
1
2
2
PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN
Da Neptun die Sonne in großem Abstand umläuft, empfängt er von ihr nur wenig Wärme. Seine Temperatur beträgt in der Tiefe, bei der ein Druck von 0,1 bar herrscht,
etwa −218 °C (55 K) und bei 1 bar −201 °C (72 K).[5]
Damit ist der Planet einer der kältesten Orte des Sonnensystems.
Durch die Schrägstellung der Achse ist momentan am
Südpol Hochsommer. Dieser ist schon seit über 40 Jahren (dem Viertel eines Neptunjahres) der Sonne ausgesetzt, das nächste Äquinoktium ist erst 2038.[6] Trotz des
großen Abstandes zur Sonne reicht die empfangene Energie, diese Gebiete bis zu 10 K wärmer werden zu lassen
als die restlichen Regionen Neptuns.
Stürme in der Neptun-Atmosphäre: Great Dark Spot (oben),
Scooter (mittlere weiße Wolke) und der Small Dark Spot (unten)
Man kann keine klar nach unten begrenzte Atmosphäre deﬁnieren, denn das Gas überschreitet mit zunehmender Tiefe den kritischen Druck oberhalb der kritischen
Temperatur. Daher gibt es keinen Phasenübergang in den
ﬂüssigen Aggregatzustand, sodass es keine fest deﬁnierte
Oberﬂäche des Planeten gibt.
2.2 Innerer Aufbau
Der innerere Aufbau Neptuns:
1. obere Atmosphäre, oberste Wolkenschicht
2. Atmosphäre (Wasserstoﬀ, Helium, Methangas)
3. Mantel (Wasser, Ammoniak, Methaneis)
4. Kern (Fels, Eis)
Neptun in natürlichen Farben mit drei Monden
Uranus und Neptun sind „Eisriesen“. Sie haben einen
größeren festen Kern als Jupiter und Saturn. Wie Uranus
könnte er mehr oder weniger einheitlich in seiner ZusamLicht absorbiert. Markante Absorptionsbanden von Me- mensetzung sein. Im Gegensatz dazu haben Jupiter und
than treten im roten und infraroten Teil des Spektrums Saturn getrennte innere Schichten aufzuweisen.
bei Wellenlängen über 600 nm auf. Seine blaue Farbe erscheint jedoch viel kräftiger als die des blaugrünen Ura- Es wird angenommen, dass sich im Zentrum ein fester
nus, dessen Atmosphäre ähnlich aufgebaut ist. Vermut- Kern von etwa 1- bis 1 ½-facher Erdmasse beﬁndet. Dielich ist ein weiterer Bestandteil der Atmosphäre für Nep- ser besteht aus Gestein und Metall und ist nicht größer als
tuns intensivere Farbe verantwortlich. Die oberen Schich- die Erde. Die Temperatur in seinem Zentrum liegt bei etten haben eine Ausdehnung von etwa 10 bis 20 % des Pla- wa 7000 °C und der Druck beträgt einige Millionen bar.
netenradius. Höhere Konzentrationen von Methan, Am- Umgeben ist das Zentrum von einem Mantel oder Ozemoniak und Wasser sind in den unteren Bereichen der an aus einer Mischung von Fels, Wasser, Ammoniak und
Methan, der einer Masse von 10- bis 15-facher Erdmasse
Atmosphäre vorhanden.
2.3
Wetter
entspricht (diese Mixtur aus Wasser, Methan oder Ammoniak wird von den Planetologen als Eis bezeichnet,
auch wenn sie in Wirklichkeit heiße und sehr dichte Flüssigkeiten sind und diese Stoﬀe im äußeren Sonnensystem normalerweise im festen Zustand auftreten). Die den
Mantel umgebende obere Schicht hat einen Anteil von etwa ein bis zwei Erdmassen.
3
2.3.2 Meteorologie
Ein Unterschied zwischen Neptun und Uranus ist das
Ausmaß der meteorologischen Aktivität. Als die Raumsonde Voyager 2 1986 an Uranus vorbeiﬂog, war dieser
Planet praktisch strukturlos, während Neptun 1989 beim
Anﬂug von Voyager 2 bemerkenswerte Wetterphänomene zeigte. Lange helle Wolken, die den Cirruswolken der
Vergleicht man die Rotationsgeschwindigkeit mit dem
Erde ähnelten, wurden hoch in Neptuns Atmosphäre ausFaktor der Abplattung, zeigt sich, dass die Masse im Ingemacht. Durch die schnelle Rotation haben seine hohen
neren Neptuns gleichmäßiger als beim Uranus verteilt ist.
Wolkenschichten ebenfalls eine streifenartige Struktur.
Bei Uranus wird die Masse Richtung Zentrum viel dichMan könnte erwarten, dass mit steigender Entfernung zur
ter als bei Neptun.
Sonne immer weniger Energie vorhanden wäre, um WinNeptun hat ebenso wie Jupiter und Saturn eine innere
de anzutreiben. Auf Jupiter entstehen Winde mit bis zu
Wärmequelle. Er strahlt etwa das 2,7-Fache der Enermehreren hundert km/h. Neptun nimmt jedoch pro Flä[7]
gie, die er von der Sonnenstrahlung absorbiert, ab. Ein
cheneinheit nur drei Prozent der Sonnenenergie des JuGrund dafür könnten radioaktive Prozesse sein, die den
piters oder ein Tausendstel der Sonneneinstrahlung der
[8]
Planetenkern aufheizen. Eine weitere Möglichkeit wäErde auf. Trotzdem entdeckten die Wissenschaftler auf
re die Abstrahlung der noch vorhandenen Hitze, die wähNeptun statt langsamerer Winde dynamische Stürme mit
rend der Entstehung durch einfallende Materie des Plaüber 1600 km/h (Spitzenwerte bis zu 2100 km/h).[12]
neten gebildet wurde. Es könnte auch das Brechen von
Die höchste jemals gemessene Windgeschwindigkeit unSchwerewellen über der Tropopause die Ursache dieser
seres Sonnensystems hat man somit in Neptuns Atmo[9][10]
Wärmeabgabe sein.
sphäre gemessen. Da den Neptun relativ wenig solare Energie erreicht, wird vermutet, dass einmal in Gang gekommene Winde kaum abgebremst werden. Bei ausrei2.3 Wetter
chend vorhandener Energie müssten Turbulenzen entstehen, die den Winden Widerstand entgegenstellen (wie es
2.3.1 Jahreszeiten
bei Jupiter der Fall ist). Das scheint bei Neptun nicht der
Wissenschaftler der University of Wisconsin-Madison Fall zu sein, wodurch extrem hohe Geschwindigkeiten zu
und des Jet Propulsion Laboratory der NASA untersuch- beobachten sind. Einer anderen Theorie zufolge treiben
ten in den Jahren 1996, 1998 und 2002 jeweils eine volle innere Wärmequellen die Winde an.
Umdrehung des Neptun. Dabei bemerkten sie in der süd- Es sieht aus, als ob sich Neptuns Atmosphäre sehr schnell
lichen Hemisphäre eine zunehmende Helligkeit und eine verändert. Schon geringe Temperaturunterschiede zwihöhere Wolkendichte, während nahe dem Äquator kaum schen der oberen frostigen Wolkenobergrenze und der
Veränderungen stattzuﬁnden schienen. Damit bestätigten unteren Wolkenschicht, verstärkt durch Neptuns starke
sie die Berichte des Lowell-Observatoriums aus dem Jah- innere Wärmequelle, könnten für die Instabilitäten in der
re 1980, von dem aus das Phänomen zum ersten Mal be- Atmosphäre verantwortlich sein. In Neptuns kalter Atmoobachtet wurde. Genau wie auf der Erde sorgt während sphäre mit Temperaturen von −218 °C (55 K) setzen sich
eines Neptunjahres die Achsenneigung des Neptuns für die Cirruswolken aus gefrorenem Methan und weniger
eine Veränderung in der Sonneneinstrahlung und führt aus Wassereiskristallen (wie auf der Erde) zusammen.[13]
somit zu Jahreszeiten. Sie dauern jedoch im Gegensatz
zur Erde mehr als 40 Jahre.[11]
2.3.3 Zyklon
Veränderungen der Helligkeit Neptuns im Verlauf von sechs Jahren (Aufnahmen des Hubble-Teleskops)
1989 wurde durch Voyager 2 in der südlichen Hemisphäre Neptuns der sogenannte „Great Dark Spot“ („Großer
Dunkler Fleck“) entdeckt. Dieses Zyklonsystem, das
dem „Kleinen Roten Fleck“ und „Großen Roten Fleck“
des Jupiters ähnelt und ein Hochdruckgebiet darstellt,
erstreckte sich über ein Gebiet der Größe Eurasiens.
Ursprünglich dachte man, das Gebilde sei selbst eine
Wolke. Später einigte man sich auf ein Loch in der
sichtbaren Wolkendecke. Der „Great Dark Spot“ (GDS)
befand sich auf 22° südlicher Breite und umrundete
Neptun in 18,3 Stunden. Die Form des Systems legt
nahe, dass das Sturmsystem gegen den Uhrzeigersinn
rotiert.[13] Die hellen Wolken östlich und südlich des
GDSs änderten ihr Aussehen innerhalb weniger Stun-
4
3 RINGSYSTEM
2.4 Magnetfeld
Neptun und auch Uranus besitzen nur eine dünne Schicht
leitenden, metallischen Materials und erzeugen deshalb
kein Dipol-, sondern ein Quadrupolfeld mit zwei Nordund zwei Südpolen.[14] Das Magnetfeld ist gegenüber
der Rotationsachse mit 47° stark geneigt. Die Feldstärke am Äquator beträgt etwa 1,4 µT und beträgt damit
etwa 1 ⁄300 des äquatorialen Feldes Jupiters (420 µT) und
1
⁄20 des äquatorialen Erdfeldes (30 µT). Das magnetische
Dipolmoment, das ein Maß für die Stärke des Magnetfeldes bei vorgegebenem Abstand vom Zentrum des Planeten darstellt, ist mit 2,2 · 1017 Tm³ 28-mal stärker als
das Magnetfeld der Erde (7,9 · 1015 Tm³).[15] Der Mittelpunkt des Magnetfeldes ist um etwa 13.500 km vom
Mittelpunkt des Planeten verschoben, so dass es wahrscheinlich ist, dass das Magnetfeld in höheren Schichten
als bei Erde, Jupiter oder Saturn entsteht.[16] Die Ursache
der Ausrichtung des Feldes könnte in den Fließbewegungen im Inneren des Planeten bestehen. Möglicherweise
beﬁndet es sich in einer Phase der Umpolung. An den
magnetischen Polen wurden von Voyager 2 auch schwache komplexe Polarlichter entdeckt.
Der „Great Dark Spot“ von Voyager 2 aus gesehen
3 Ringsystem
den. Der GDS wurde jedoch am 2. November 1994 vom
Hubble-Weltraumteleskop nicht mehr wiedergefunden.
Der Grund für das Verschwinden des GDSs ist unbekannt.
Einer Theorie nach könnte die vom Planetenkern stammende Hitze das Gleichgewicht der Atmosphäre gestört
und existierende, umlaufende Strukturen zerrissen haben.
Er könnte sich auch einfach aufgelöst haben oder von anderen Teilen der Atmosphäre verdeckt worden sein. Stattdessen wurde ein neuer Sturm, der dem GDS ähnelt, in
der nördlichen Hemisphäre entdeckt.
Neptun hat ein sehr feines azurfarbenes Ringsystem, das
aus mehreren ausgeprägten Ringen und den ungewöhnlichen Ringbögen im äußeren Adams-Ring besteht. Die
Ringe sind, wie auch die Ringe von Uranus und Jupiter,
ungewöhnlich dunkel und enthalten einen hohen Anteil
mikroskopischen Staubes, der aus Einschlägen winziger
Meteoriten auf Neptuns Monden stammen könnte.
Als die Ringe in den 1980er Jahren durch ein Team von
Edward Guinan mittels Sternverdunkelungen entdeckt
wurden, wurde vermutet, sie seien nicht komplett. Die
Beobachtungen von Voyager 2 widerlegten diese Annahme. Die Ursache für diese Erscheinung sind helle Klumpen im Ringsystem. Der Grund der „klumpigen“ Struk2.3.4 Scooter
tur ist bisher noch ungeklärt.[17] Die Gravitationswechselwirkung mit kleinen Monden in der Ringumgebung
Der „Scooter“ ist ein anderer Sturm. Er bildet weiße Wol- könnte zu dieser Ansammlung beitragen.
kengruppen südlich des GDSs. Seinen Spitznamen be- Die Ringe wurden nach Astronomen benannt, die bedeukam er, als er 1989 in den Monaten vor der Ankunft tende Beiträge zur Erforschung Neptuns lieferten.
von Voyager 2 bei Neptun entdeckt wurde. Dieser bewegt
Vier Monde Neptuns (Naiad, Thalassa, Despina und
sich in 16 Stunden einmal um Neptun und ist damit viel
Galatea) umlaufen Neptun innerhalb der Ringregion.
schneller, als sich der GDS bewegte. Das Gebilde könnte eine Rauchfahne sein, die aus unteren Schichten aufsteigt. Nachfolgende Bilder zeigten Wolken, die sich noch
3.1 Innere Ringe
schneller als der „Scooter“ bewegten. Der „Small Dark
Spot“ (D2) ist ein südlicher Zyklonsturm, der im Uhrzeivon außen nach innen aus
gersinn rotiert. Er war der zweitstärkste Sturm während Das innere Ringsystem besteht
[22]
folgenden
Ringstrukturen:
der Begegnung 1989. Anfangs war er völlig dunkel. Als
sich aber Voyager 2 dem Planeten annäherte, entwickelte
• Ein unbenannter, undeutlicher, klumpiger Ring aus
sich ein heller Kern, der in den meisten hoch auﬂösenden
Staub in der Umlaufbahn von Galatea.
Bildern zu sehen ist.
3.2
Der Adams-Ring und die Ringbögen
5
3.2 Der Adams-Ring und die Ringbögen
Ringbögen im Adams-Ring, von links nach rechts: Egalité, Fraternité, Liberté und innen der LeVerrier-Ring
Neptuns Ringsystem (von Voyager 2)
Der auﬀälligste Ring ist der schmale äußere Adams-Ring,
obwohl er verglichen mit den Ringen des Saturns und
des Uranus immer noch sehr schwach erscheint. Seine ursprüngliche Bezeichnung war 1989 N1R. Als Besonderheit beinhaltet er mehrere längliche Bogenabschnitte, die
jeweils 4–10° der Gesamtlänge des Ringes umspannen.
Diese Ringbögen sind viel heller und undurchsichtiger
als der Rest des Ringes und weisen eine entfernte Ähnlichkeit mit dem G-Ring des Saturns auf. Die Existenz
der Ringbögen ist physikalisch nur schwierig zu erklären.
Aufgrund der Bewegungsgesetze muss erwartet werden,
dass sich die Bogensegmente innerhalb kurzer Zeit zu
vollständigen Ringen verteilen. Der Adams-Ring hat 42
radiale Verschlingungen mit einer Amplitude von etwa
30 km. Diese Strukturen und die Begrenzung der Ringbögen werden vermutlich durch den gravitativen Einﬂuss
des Mondes Galatea, der nur 1000 km innerhalb des Ringes rotiert, verursacht. Der Wert der Amplitude wurde
• Der schmale LeVerrier-Ring (1989 N2R) ist der
verwendet, um Galateas Masse zu bestimmen.[20]
zweitauﬀälligste der Neptunringe und liegt mit einem Abstand von 700 km gerade noch außerhalb des Die drei Hauptbögen werden Liberté, Égalité und Fraternité (Freiheit, Gleichheit und Brüderlichkeit nach dem
Orbits des Mondes Despina.
berühmten Motto der Französischen Revolution) genannt. Diese Bezeichnung wurde von den ursprünglichen
• Der innerste Galle-Ring (1989 N3R) ist matt und
Entdeckern, die sie während der Sternbedeckungen 1984
nicht voll verstanden. Er liegt deutlich innerhalb der
und 1985 entdeckten, vorgeschlagen.[24] Alle Ringbögen
Bahn des innersten Neptunmondes Naiad.
sind nahe beisammen und umspannen gemeinsam eine
Länge von unter 40°.
LeVerrier- und Galle-Ring sind ebenso wie die Ring- Die höchstauﬂösenden Bilder von Voyager 2 enthüllten
bögen sehr staubhaltig. Kleine Schäfermonde bei den eine ausgesprochen klumpige Struktur in den Bögen. Der
schmaleren Ringen verhindern, dass die Ringe auseinan- typische Abstand zwischen sichtbaren Klumpen beträgt
der treiben und damit diﬀuser werden.
0,1° bis 0,2°. Dies entspricht 100 bis 200 km entlang des
• Der breite Lassell-Ring (1989 N4R) ist ein matter
Bogen, der sich mit einem Radius von 59.200 km
4000 km Richtung Neptun erstreckt. Er ist staubig, aber nicht in dem Ausmaß der anderen Ringe
und ist eher mit dem zusammenhängenden Teil des
Adams-Rings vergleichbar. Es gibt eine hellere Erweiterung an der äußeren Kante, die Arago-Ring genannt wird (1989 N5R). Die Innenkante des LasselRings grenzt an den LeVerrier-Ring.[19][23]
Die Bilder von Voyager 2 deuten noch eine breite Scheibe
diﬀusen Materials an. Sie scheint sich innerhalb des Radius von 50.000 km des Galle-Rings zu erstrecken. Diese
Scheibe ist wegen Neptuns Glanz nicht leicht zu erkennen, weswegen ihre Existenz als nicht sicher gilt.[18]
Ringes. Da die Brocken nicht aufgelöst wurden, ist nicht
bekannt, ob sie größere Teile enthalten. Sie enthalten jedoch Konzentrationen von mikroskopischem Staub, was
durch ihre erhöhte Helligkeit, wenn sie von der Sonne hinterleuchtet werden, belegt wird.[18]
6
3 RINGSYSTEM
Wie bei allen Ringen Neptuns ist der feine Staub ein wichtiger Bestandteil. Während schon im zusammenhängenden Hintergrundring viel Staub vorhanden ist, spielt er
für die Ringbögen eine noch größere Rolle. Dort ist er
für den Großteil des gestreuten Lichtes verantwortlich.
Dies steht zum Beispiel in Kontrast zu den Hauptringen
Saturns, dessen Hauptring weniger als ein Prozent Staub
enthält. Der „Adams“-Ring hat eine intensive rote Farbe und der diﬀuse Hintergrundring variiert entlang der
Länge in seiner Helligkeit. Der Ring ist auf der gegenüberliegenden Seite etwa 50 % dunkler.[25]
3.3
Dynamik der Ringbögen
Mit Betriebsbeginn des Hubble-Teleskops und erdgebundener Teleskope mit adaptiver Optik wurden die
Ringbögen beginnend mit 1998 wieder mehrere Male beobachtet.[21][26][27][28][29] Man bemerkte, dass die
Ringbögen überraschend dynamisch waren und sich über
einige Jahre beträchtlich veränderten. Fraternité und
Égalité haben ihre Materie getauscht und ihre Längen
merkbar geändert. Im Jahr 2005 veröﬀentlichte erdgebundene Untersuchungen zeigen, dass Neptuns Ringe
deutlich instabiler sind, als bisher angenommen. Insbesondere der Liberté-Ringbogen ermattet und könnte in
weniger als einem Jahrhundert verschwunden sein. Seine
Helligkeit betrug 2003 nur mehr 30 % seiner ursprünglichen Helligkeit von 1989 und ist in den Bildern des
Hubble-Weltraumteleskops vom Juni 2005 kaum noch zu
sehen.
In der Zwischenzeit scheint der Bogen ein gespaltenes,
zweifach gekrümmtes Proﬁl bekommen zu haben und
wanderte mehrere Bogengrade näher zum stabileren Égalité. Beim Courage-Ringbogen, der während des Vorbeiﬂuges von Voyager 2 sehr matt wirkte, wurde 1998 eine
Aufhellung beobachtet. In letzter Zeit war er wieder so
dunkel wie bei seiner Entdeckung und hat sich um zusätzliche 8° gegenüber den anderen Ringbögen vorwärts
bewegt. Es gab einige Anzeichen, dass die Ringbögen allgemein mehr und mehr verblassen.[21][28] Beobachtungen
im sichtbaren Bereich zeigen jedoch, dass die Gesamtmenge der Materie in den Ringbögen ungefähr gleich
blieb, die Ringbögen jedoch im infraroten Bereich im
Vergleich zu früheren Aufnahmen dunkler wurden.[29]
Diese Dynamik der Ringbögen ist derzeit noch nicht verstanden und die neuen Beobachtungen stellen den bisherigen Kenntnisstand über Neptuns Ringsystem in Frage.[30]
3.4
Entdeckung und Beobachtungen der
Ringe
Das erste Anzeichen der Ringe um Neptun waren Beobachtungen von Sternbedeckungen. Auch wenn etwa
50 von ihnen vor dem Besuch durch Voyager 2 beobachtet wurden, gaben in den frühen 1980er Jahren nur
fünf von den Beobachtungen Anzeichen von Ringen wie-
Neptuns Ringsystem mit einigen Mondbahnen (maßstabsgerecht)
der. Hinweise auf unvollständige Ringe wurden Mitte der
1980er Jahre gefunden, als Beobachtungen einer Sternbedeckung durch Neptun zusätzlich gelegentliches Aufblinken vor oder nach der Verdeckung des Sterns durch den
Planeten zeigten. Dies war der Nachweis, dass die Ringe
nicht komplett (oder nicht durchgängig) waren.[24][31]
Der Vorbeiﬂug an Neptun durch Voyager 2 1989 trug einen Großteil zum aktuellen Wissensstand über die Ringe
bei. Bilder der Raumsonde zeigten den Aufbau des Ringsystems, das aus mehreren lichtschwachen, dünnen Ringen besteht. Verschiedene andere Ringe wurden von den
Kameras der Sonde entdeckt. Zusätzlich zum schmalen
Adams-Ring, der sich 62.930 km vom Zentrum Neptuns
entfernt beﬁndet, wurden der LeVerrier-Ring bei 53.200
km und der breitere, dunklere Galle-Ring bei 41.900
km entdeckt. Die blasse Erweiterung des LeVerrier-Rings
nach außen wurde nach Lassell benannt und ist an seiner äußeren Kante durch den Arago-Ring bei 57.600 km
begrenzt.[32]
Durch Voyager 2s Bilder der Ringbögen konnte die Frage ihrer Unvollständigkeit beantwortet werden. Der Staubanteil wurde durch das Vergleichen der Helligkeit der
Ringe bei frontaler und bei rückwärtiger Sonnenbeleuchtung geschätzt. Mikroskopischer Staub erscheint heller,
wenn dieser von der Sonne aus dem Hintergrund beleuchtet wird. Dagegen werden größere Partikel dunkler, da
nur ihre „Nachtseite“ sichtbar ist. Von den äußeren Planeten können nur Raumfahrzeuge solch eine GegenlichtAnsicht liefern, die für diese Art von Analyse nötig ist.
Vor kurzem wurden, dank der Fortschritte bei Auﬂösung
und höherer Lichtausbeute, die hellsten Teile des Ringes
(die Ringbögen des Adams-Rings) mit erdgebundenen
Teleskopen untersucht. Sie sind leicht über den Rausch-
7
pegel der von Methan absorbierten Wellenlängen erkennbar, bei dem der Glanz Neptuns bedeutend reduziert wurde. Die undeutlicheren Ringe liegen immer noch weit unterhalb der Schwelle der Sichtbarkeit.
4
Entstehung und Migration
könnte auch das Große Bombardement, das 600 Millionen Jahre nach der Bildung des Sonnensystems auftrat,
und das Auftauchen der Trojaner Jupiters erklären.[36]
Nach anderen Forschungsergebnissen hat Neptun nicht
die Objekte des Kuipergürtels aus ihren ursprünglichen
Umlaufbahnen geworfen. Denn Doppelasteroiden, die
sich als Partner einander in großem Abstand umkreisen,
wären beim Swing-by durch Neptuns starke Gravitation
zu Einzelasteroiden getrennt worden.[37]
5 Monde
→ Hauptartikel: Liste der Neptunmonde
Bei Neptun sind 14 Monde bekannt. Der bei weitem
Eine Simulation, die die äußeren Planeten und den Kuipergürtel
zeigt: a) vor der Jupiter/Saturn-2:1-Resonanz, b) Zerstreuung der
Objekte des Kuipergürtels in das Sonnensystem, nachdem sich die
Umlaufbahn Neptuns verschoben hatte, c) nach dem Ausstoß von
Objekten des Kuipergürtels durch Jupiter
Die Entstehung und Formation der Eisriesen Neptun und
Uranus ist schwierig zu erklären. Derzeitige Modelle zeigen, dass die Dichte der Materie in den äußeren Regionen des Sonnensystems zu gering war, um so große Körper, basierend auf der traditionell akzeptierten Theorie
der Kern-Akkretion, zu formen. Daneben wurden auch
noch Hypothesen erstellt, die die Weiterentwicklung der
Eisriesen erklären sollten. Eine davon schlägt vor, dass
die Eisriesen nicht durch Kernakkretion von Materie entstanden seien, sondern durch Instabilitäten innerhalb der
ursprünglichen protoplanetaren Scheibe. Später seien ihre Atmosphären durch die Strahlung eines nahen massiven Sterns der Spektralklasse O oder B weggetrieben
worden.[33] Ein anderer Vorschlag besagt, dass die beiden
Planeten sich viel näher der Sonne geformt hätten, wo die Neptuns Mond Proteus
Dichte der Materie höher war, und sie daraufhin nach und
nach zu ihren derzeitigen Orbits gewandert seien.[34]
Die Wanderungstheorie wird aufgrund der Möglichkeit
favorisiert, die derzeitigen Resonanzen der Umlaufbahnen im Kuipergürtel, besonders die ⅖-Resonanzen, erklären zu können. Während Neptun nach außen wanderte, kollidierte er mit den ursprünglichen Objekten des
Kuipergürtels. Dies rief neue Resonanzen hervor und
führte bei anderen Körpern zu einem Chaos ihrer Orbits. Man glaubt, dass die Objekte in der Scattered disk
durch Interaktionen mit den Resonanzen, die von Neptuns Migration hervorgerufen wurden, in ihre jetzige Position platziert wurden.[35] 2004 wurde durch ein Computermodell von Alessandro Morbidelli (Côte d’Azur Observatory in Nizza) nachgewiesen, dass die Wanderung
Neptuns in Richtung des Kuipergürtels durch die Bildung
einer ½-Resonanz von Jupiter und Saturn ausgelöst sein
konnte. Dabei bildete sich ein gravitativer Schub, der beide, Uranus und Neptun, vorangetrieben habe. Diese seien in höhere Umlaufbahnen gelangt und hätten dabei sogar ihre Plätze getauscht. Die daraus resultierende Verdrängung der Objekte des ursprünglichen Kuipergürtels
Neptun (oben) und Triton (unten)
größte von ihnen ist Triton. Er wurde 17 Tage nach der
Entdeckung des Neptun von William Lassell entdeckt.
Aufgrund seiner großen Nähe zu Neptun ist er zu einer gebundenen Rotation gezwungen. Möglich wäre, dass
8
5
MONDE
Triton einmal ein Objekt des Kuipergürtels war und von
Neptun eingefangen wurde. Im Gegensatz zu allen anderen großen Monden im Sonnensystem läuft er retrograd
(rückläuﬁg, also entgegengesetzt der Rotation des Planeten) um Neptun. Er nähert sich Neptun langsam auf einer
Spiralbahn, um schließlich bei der Überschreitung der
Roche-Grenze zerrissen zu werden. Triton ist mit Temperaturen von −235 °C (38 K) das kälteste jemals im Sonnensystem gemessene Objekt.
Es dauerte einhundert Jahre, bis Neptuns zweiter Mond,
Nereid, entdeckt wurde. Nereid hat eine der exzentrischsten Umlaufbahnen aller Monde des Sonnensystems.
Die restlichen zwölf sind bis auf Proteus viel kleiner und
wurden alle erst in dem Zeitraum von 1989 bis 2013 entdeckt.
Von Juli bis September 1989 entdeckte die Weltraumsonde Voyager 2 sechs Neptunmonde. Auﬀällig ist der
unregelmäßig geformte Proteus mit seiner dunklen, rußähnlichen Erscheinung. Die vier innersten Neptunmonde Naiad, Thalassa, Despina und Galatea haben Umlaufbahnen innerhalb der Neptunringe. Den ersten Hinweis
auf den von innen nächstfolgenden Mond Larissa gab es
1981, als er einen Stern bedeckte, wobei man zunächst einen Teil eines Ringbogens vermutete. Als Voyager 2 1989
Neptun erforschte, stellte sich heraus, dass diese Sternbedeckung durch einen Mond verursacht wurde.
Farbfoto von Triton
ton nach und nach eine Kreisbahn annahm, konnten sich
die Teile der Geröllscheibe wieder zu neuen Monden
zusammenfügen.[40]
Der Ablauf der Einbindung Tritons als Mond war über
die Jahre Thema einiger Theorien. Heute nehmen die Astronomen an, dass er während einer Begegnung von drei
Fünf weitere irreguläre Monde Neptuns wurden 2002 Objekten an Neptun gebunden wurde. In diesem Szena1
und 2003 entdeckt und 2004 bekannt gegeben.[38] Zwei rio war Triton das Objekt eines Doppelsystems , das die
[41]
der neu entdeckten Monde, Psamathe und Neso, haben heftige Begegnung mit Neptun überstanden hatte.
die größten Umlaufbahnen aller natürlichen Monde im Numerische Simulationen zeigen, dass ein anderer 2002
Sonnensystem, die bis jetzt bekannt sind. Sie brauchen entdeckter Mond, Halimede, seit seiner Entstehung
25 Jahre, um Neptun zu umkreisen. Ihre durchschnittli- eine hohe Wahrscheinlichkeit hatte, mit Nereid zu
che Distanz zum Neptun ist das 125-Fache des Abstandes kollidieren.[38] Da beide Monde eine ähnlich graue Farbe
des Mondes zur Erde.
aufzuweisen scheinen, könnten sie Fragmente des MonIm Jahr 2013 wurde durch Beobachtungen des Weltraumteleskops Hubble ein weiterer Mond entdeckt. Er hat
einen Durchmesser von knapp 20 Kilometern und umkreist den Planeten in 23 Stunden. Der von Mark Showalter vom SETI-Institut in Mountain View/Kalifornien entdeckte Mond trägt die vorläuﬁge Bezeichnung S/2004 N
1.[39]
des Nereid sein.[42]
1
Binäre Objekte, gravitative Verbindungen von zwei Körpern,
sind unter transneptunischen Objekten oft anzutreﬀen (> 10
%; die bekannteste ist Pluto-Charon) und nicht so häuﬁg bei
Asteroiden wie bei 243 Ida und Dactyl.
Da Neptun der römische Gott des Meeres war, wurden 5.2 Irreguläre Monde
die Monde des Planeten nach anderen, untergeordneten
→ Hauptartikel: Irregulärer Satellit
Meeresgöttern benannt.
Irreguläre Monde sind eingefangene Satelliten in großem
Abstand, haben eine hohe Bahnneigung und sind meist
rückläuﬁg.
5.1 Entstehung der Monde
Wahrscheinlich sind die inneren Monde nicht mit Neptun entstanden, sondern wurden durch Bruchstücke, die
sich beim Einfangen von Triton entwickelt haben, gebildet. Tritons ursprüngliche Umlaufbahn, die er nach
dem Einfangen durch Neptun innehatte, war sehr exzentrisch. Dadurch kam es zu chaotischen Störungen der ursprünglichen inneren Neptunmonde, die kollidierten und
zu einer Geröllscheibe zerkleinert wurden. Erst als Tri-
Das Diagramm illustriert die Umlaufbahnen von Neptuns
irregulären Monden, die bis jetzt entdeckt wurden. Die
Exzentrizität der Bahnen wird durch gelbe Segmente (die
den Bereich vom Perizentrum bis zum Apozentrum überstreichen) und die Inklination durch die Y-Achse dargestellt. Die Satelliten oberhalb der X-Achse bewegen
sich prograd (rechtläuﬁg), die Satelliten darunter retrograd (rückläuﬁg). Die X-Achse ist mit Gm (Millionen
km) sowie dem betreﬀenden Bruchteil der Hill-Sphäre
6.1
Trojaner
9
i[o]
60
~50km
Sao
50
40
Laomedeia
30
20
Nereid
10
10
0
10%
20
30
20%
40
30%
50
60
70
80 a[Gm]
40%
50%
60%
70%a[%rh]
170
160
150
Psamathe
140
130
Halimede
Neso
Neptuns irreguläre Monde
Das Diagramm zeigt die von Neptun hervorgerufenen Bahnresonanzen im Kuipergürtel. Die hervorgehobenen Regionen sind
die ⅔-Resonanzen (Plutinos), der „klassische Gürtel“ (Cubewano), mit Orbits, die von Neptun nicht beeinﬂusst sind und die ½Resonanzen (Twotinos, die eine Gruppe der Transneptunischen
Objekte darstellen).
beschriftet. Der gravitative Einﬂuss, innerhalb dessen ein
Umlauf um den Planeten möglich ist, reicht bei Neptun Sonne einen genauen Bruchteil von Neptuns Bahn darstellt, wie ½ oder ¾. Wenn, angenommen, ein Körper einetwa 116 Millionen km in den Raum.
mal pro zwei Neptunumläufen die Sonne umkreist, wird
Aufgrund der Ähnlichkeit der Umlaufbahnen von Neso
er nur den halben Umlauf beenden, wenn Neptun wieund Psamathe könnten diese Monde von einem größeder an die vorherige Stelle zurückkehrt. Das passiert auch
ren, in der Vergangenheit auseinandergebrochenen Mond
auf der anderen Seite der Sonne. Der am häuﬁgsten beabstammen.[43]
völkerte resonante Orbit im Kuipergürtel, mit über 200
Triton ist hier nicht zu sehen. Er bewegt sich rückläuﬁg, bekannten Objekten,[47] ist die ⅔-Resonanz. Die Objekhat jedoch eine fast kreisförmige Bahn. Bei Nereid, der te in diesem Orbit beenden einen Umlauf pro 1 ½ Nepsich auf einer rechtläuﬁgen, jedoch sehr exzentrischen tunumläufen. Sie werden die Plutinos genannt, da sie die
Bahn bewegt, wird vermutet, dass er während der „In- größten im Kuipergürtel darstellen und sich auch Pluto
tegration“ Tritons in das Neptunsystem in seiner Bahn in ihnen beﬁndet.[48] Obwohl Pluto Neptuns Umlaufbahn
massiv gestört wurde.[44]
regelmäßig kreuzt, können die beiden aufgrund der ⅔Resonanz niemals kollidieren.[49] Andere, dünner besiedelte Resonanzen existieren auf der ¾-, ⅗-, 4 ⁄7 - und der
⅖-Resonanz.[50]
6
Bahnresonanzen
Neptuns Umlaufbahn hat einen erheblichen Einﬂuss auf
die direkt dahinter liegende Region, die als Kuipergürtel
bekannt ist. Der Kuipergürtel ist ein Ring aus kleinen eisigen Objekten. Er ist mit dem Asteroidengürtel vergleichbar, jedoch viel größer und erstreckt sich von Neptuns
Umlaufbahn (30 AE Sonnenabstand) bis 55 AE Distanz
zur Sonne.[45] Wie Jupiters Schwerkraft den Asteroidengürtel beherrscht, in dem er die Struktur formt, so beeinﬂusst auch Neptuns Schwerkraft den Kuipergürtel. Über
das Alter des Sonnensystems wurden bestimmte Regionen des Kuipergürtels durch Neptuns Schwerkraft destabilisiert, u. a. wurden Löcher in der Struktur des Kuipergürtels gebildet. Der Bereich zwischen 40 und 42 AE Entfernung von der Sonne ist solch ein Beispiel.[46]
Es existieren jedoch Orbits innerhalb dieser leeren Regionen, in denen Objekte über das Alter des Sonnensystems hinaus existieren können. Diese Bahnresonanzen
treten auf, wenn die Umlaufbahn eines Objektes um die
Neptun besitzt eine Anzahl von Trojanern („neptunische
Trojaner“), die die Lagrange-Punkte L4 und L5 besetzen. Es gibt hier gravitativ stabile Regionen vor und hinter seiner Umlaufbahn. Neptunische Trojaner werden oft
als in 1 ⁄1 -Resonanz zu Neptun beschrieben. Die Trojaner sind in ihren Orbits bemerkenswert stabil und sind
wahrscheinlich nicht durch Neptun eingefangen worden,
sondern haben sich neben ihm gebildet.[51]
6.1 Trojaner
Zur Zeit (Stand November 2007) sind insgesamt
sechs Neptun-Trojaner bekannt (2001 QR322 , 2004
UP10 , 2005 TN53 , 2005 TO74 , 2006 RJ103 und 2007
RW10 ).[52] Sie werden in Analogie zu asteroiden Trojanern so genannt. Die Objekte eilen dem Planeten 60°
auf dem Lagrangepunkt L4 voraus (der verlängerten gekrümmten Kurve der Planetenbahn) und haben die gleiche Umlaufzeit wie der Planet.
10
8
ENTDECKUNG UND BENENNUNG
Am 12. August 2010 gab das Department of Terrestrial Magnetism (DTM) der Carnegie Institution for Science in Washington D.C. die Entdeckung eines Trojaners
auf der Langrange-Position L5 durch Scott Sheppard und
Chadwick Trujillo bekannt: 2008 LC18 . Es ist der erste
nachgewiesene Neptun-Trojaner auf dieser Position.[53]
Die Entdeckung von 2005 TN53 mit einer hohen
Bahnneigung (> 25°) ist signiﬁkant, da dies auf eine dichte Wolke von Trojanern hinweisen könnte.[54] Es wird
angenommen, dass große (Radius ≈ 100 km) neptunische Trojaner die Anzahl der Trojaner Jupiters um eine
Größenordnung übertreﬀen könnten.[55][56]
Für 2008 LC18 und eventuell weitere in der näheren Zukunft entdeckte nachfolgende (L5 ) Trojaner besteht für
die Raumsonde New Horizons eventuell die Möglichkeit,
die Trojaner während ihrer Fahrt zu Pluto in dieser Region 2014 zu untersuchen.
7
Beobachtung
→ Hauptartikel: Neptunpositionen
Urbain Le Verrier, der Mathematiker, der Neptun mit entdeckte
Neptun ist wegen seiner scheinbaren Helligkeit zwischen
+7,8m und +8,0m mit dem freien Auge nie sichtbar. Sogar Jupiters Galileische Monde, der Zwergplanet (1) Ceres und die Asteroiden (4) Vesta, (2) Pallas, (7) Iris,
(3) Juno und (6) Hebe sind heller als Neptun. In einem starken Fernglas oder einem Teleskop erscheint
er als blaues Scheibchen, dessen Erscheinung Uranus
ähnelt. Die blaue Farbe stammt vom Methan seiner
Atmosphäre.[57] Der scheinbare Durchmesser beträgt etwa 2,5 Bogensekunden. Seine kleine scheinbare Größe
macht eine Beobachtung zur Herausforderung. Die meisten Daten von Teleskopen waren bis zum Beginn des Betriebs des Hubble-Weltraumteleskops und erdgebundener
Teleskope mit adaptiver Optik sehr limitiert.
Wie alle Planeten und Asteroide jenseits der Erde zeigt
Neptun manchmal eine scheinbare Rückwärtsbewegung.
Zusätzlich zum Beginn der Rückläuﬁgkeit gibt es in einer synodischen Periode noch andere Ereignisse wie die
Opposition, die Rückkehr zur rechtläuﬁgen Bewegung
und die Konjunktion zur Sonne.
8
Entdeckung und Benennung
Schon Galileo Galilei hatte Neptun am 28. Dezember
1612 und nochmals am 27. Januar 1613 gesehen. Aus
seinen Aufzeichnungen vom Januar 1613 geht eine Beobachtung der Konjunktion mit dem Jupiter hervor, bei der
Galilei den Neptun jedoch für einen Jupitermond oder einen Fixstern gehalten hatte. Zum Zeitpunkt seiner ersten
Beobachtung im Dezember 1612 war der Planet stationär, da er gerade an diesem Tag begann, sich rückwärts
zu bewegen. Dies war der Beginn des jährlichen Zyklus
der retrograden Bewegung. Die Bewegung Neptuns war
viel zu gering, um sie mit Galileos kleinem Teleskop feststellen zu können.[58] Hätte er Neptun nur wenige Tage
früher beobachtet, wäre seine Bewegung am Himmel viel
deutlicher gewesen.
1821 veröﬀentlichte Alexis Bouvard astronomische Tabellen über die Bahn des Uranus.[59] Nachfolgende Beobachtungen enthüllten erhebliche Diskrepanzen mit den
berechneten Werten. Die Bewegung des Uranus um
die Sonne zeigte Störungen und entsprach nicht den
keplerschen Gesetzen. Astronomen wie Bouvard vermuteten daher, dass es einen weiteren Planeten jenseits des
Uranus geben müsse, der durch seine Gravitationskraft
die Bewegung des Uranus störe. 1843 berechnete John
Adams die Umlaufbahn dieses hypothetischen weiteren
Planeten und sandte seine Berechnungen zu Sir George
Airy, dem damaligen „Astronomer Royal“. Dieser bat
Adams um nähere Erklärung. Adams begann ein Antwortschreiben, das er jedoch niemals abschickte.
Unabhängig davon errechnete 1846 der französische Mathematiker Urbain Le Verrier die Position, an der sich
der unbekannte Planet beﬁnden müsste, wobei die Berechnung von Le Verrier wesentlich genauer als die von
Adams war. Aber auch diese Arbeit rief kein größeres
Interesse hervor. John Herschel setzte sich noch in diesem Jahr für den mathematischen Ansatz ein und überredete James Challis, den Planeten aufzuspüren. Im Juli 1846 begann Challis nach einem längeren Aufschub
widerwillig mit der Suche. Die Berechnung von Adams
diente Challis aus Cambridge als Vorlage für seine Beobachtungen am 4. und 12. August 1846. Challis erkannte
11
erst später, dass er den Planeten zweimal beobachtet hatte. Die Identiﬁzierung scheiterte wegen seiner saloppen
Einstellung zu dieser Arbeit. Weil Challis die Beobachtungen der verschiedenen Abende noch nicht miteinander verglichen hatte, erkannte er Neptun, obwohl der seine Position am Himmel veränderte, unter den zahlreichen
Sternen noch nicht als Planeten.
Johann Gottfried Galle
Währenddessen bat Le Verrier in einem Brief an Johann
Gottfried Galle, Observator an der Berliner Sternwarte,
nach dem vorhergesagten Planeten Ausschau zu halten:
„Ich suche einen hartnäckigen Beobachter, der bereit wäre,
einige Zeit einen Himmelsabschnitt zu untersuchen, in dem
es möglicherweise einen Planeten zu entdecken gibt.“ [60] Er
beschrieb die berechnete Position und wies darauf hin,
dass der Planet mit einem geschätzten Durchmesser von
etwas über drei Bogensekunden im Fernrohr als kleines
Scheibchen erkennbar und so von einem Fixstern zu unterscheiden sein sollte. Der Brief traf am 23. September
1846 in Berlin ein und Galle erhielt vom Direktor der
Sternwarte, Franz Encke, die Erlaubnis, nach dem Planeten zu suchen. Noch am selben Abend hielt Galle gemeinsam mit dem Sternwartengehilfen Heinrich d’Arrest
in der fraglichen Himmelsgegend Ausschau nach einem
Planetenscheibchen, blieb aber zunächst erfolglos.
D’Arrest schlug schließlich vor, die Sterne mit den Berli-
ner akademischen Sternkarten zu vergleichen. Die Sternwarte besaß tatsächlich das betreﬀende Blatt des noch
sehr lückenhaften Kartenwerkes, nämlich die von Carl
Bremiker erst kurz zuvor fertiggestellte und noch nicht
im Handel erhältliche „Hora XXI“. Wieder zurück am
Fernrohr, begann Galle die im Fernrohr sichtbaren Sterne
anzusagen, während d’Arrest diese Sterne mit der Karte
verglich. Es dauerte nicht lange, bis d’Arrest rief: „Dieser Stern ist nicht auf der Karte!“ [61] Gemeinsam mit dem
herbeigerufenen Encke vermaßen sie wiederholt die Koordinaten des am Himmel, aber nicht in der Karte gefundenen Sterns 8. Größe und glaubten eine geringfügige Bewegung zu sehen, konnten sie aber noch nicht
sicher feststellen. Der verdächtige Stern lag nur etwa
ein Grad von der vorhergesagten Position entfernt. Am
nächsten Abend ließen erneute Positionsbestimmungen
keinen Zweifel, dass der Stern sich mittlerweile bewegt
hatte, und zwar um den Betrag, der gemäß der von Le
Verrier errechneten Bahn zu erwarten war. Die genaue
Betrachtung zeigte ein kleines, auf gut zweieinhalb Bogensekunden Durchmesser geschätztes Scheibchen. Galle konnte Le Verrier den Erfolg der kurzen Suche melden:
„Der Planet, dessen Position Sie errechnet haben, existiert
tatsächlich“.[61] Damit war Neptun der erste Planet, der
nicht durch systematische Suche, sondern durch eine mathematische Vorhersage entdeckt wurde.[62][63]
Nachdem die Hintergründe über die Entdeckung bekannt
wurden, gab es eine breite Zustimmung darüber, dass beide, Le Verrier und Adams gemeinsam mit Galle die Ehre der Entdeckung verdient hätten. Jedoch wurde diese
Angelegenheit mit der Wiederentdeckung der „Neptune
papers“ (historische Dokumente vom „Royal Greenwich
Observatory“) wieder neu aufgerollt. Diese waren im Besitz des Astronomen Olin Eggen und wurden von ihm anscheinend für fast drei Jahrzehnte unterschlagen. Direkt
nach seinem Tod wurden sie 1998 wiederentdeckt.[64]
Nach der Überprüfung der Dokumente waren einige Historiker der Ansicht, dass Le Verrier mehr Ehre als Entdecker gebühre als Adams.[65]
Benennung:
Kurz nach seiner Entdeckung wurde Neptun einfach als
„der Planet außerhalb von Uranus“ oder „Le Verriers Planet“ genannt. Der erste Vorschlag eines Namens kam von
Galle. Er schlug den Namen „Janus“ vor. In England warb
Challis für „Oceanus“. In Frankreich machte François
Arago den Vorschlag, den neuen Planeten „LeVerrier“ zu
nennen. Dieser Vorschlag wurde außerhalb Frankreichs
vehement abgelehnt. Französische Jahrbücher führten sofort wieder den Namen „Herschel“ für Uranus und „Leverrier“ für den neuen Planeten ein.
In der Zwischenzeit schlug Adams unabhängig davon
vor, den Namen von Georgian auf Uranus zu ändern,
während Le Verrier (durch das Längenproblem) den
Namen „Neptun“ für den neuen Planeten vorschlug.
Friedrich Struve unterstützte den Namen am 29. Dezember 1846 gegenüber der Sankt Petersburger Akademie
12
der Wissenschaften.[66] Bald wurde „Neptun“ die international akzeptierte Bezeichnung. In der römischen Mythologie war Neptunus der Gott des Meeres, der seine Entsprechung im griechischen Gott Poseidon hatte. Der Name stand in Übereinstimmung mit den mythologischen
Namen der anderen Planeten, von denen alle bis auf Uranus schon in der Antike benannt wurden.
10
MÖGLICHE ZUKÜNFTIGE MISSIONEN
Wegen des großen Abstandes erscheint die Sonne über
1000-mal schwächer als auf der Erde, wobei sie mit einer
Helligkeit von −21m immer noch sehr hell strahlt. Deshalb
stellte man erstaunt fest, dass auf Neptun die stärksten
Winde aller Gasriesen wehen.
Durch die Sonde wurden vier Ringe gefunden und die
Ringbögen nachgewiesen. Mit Hilfe ihres „Planetary RaDer Name des Planeten ist in ostasiatische Spra- dio Astronomy Instruments“ konnte ein Neptuntag auf
chen (Chinesisch, Japanisch, Koreanisch, Vietnamesisch) 16 Stunden und 7 Minuten bestimmt werden. Es wurden
wörtlich mit Meerkönig-Stern übersetzt worden.[67]
Polarlichter (Auroras) entdeckt, die ähnlich der irdischen,
In Indien wurde der Planet Varuna (Devanāgarī: वरुण), jedoch viel komplexer als diese waren.
nach dem Gott des Meeres in der historischen vedi- Voyager 2 entdeckte sechs Monde. Drei Monde wurden
schen/hinduistischen Mythologie, genannt. Dieser Gott im Detail fotograﬁert: Proteus, Nereid, und Triton. Obentspricht Poseidon in der griechischen und Neptun in der wohl Nereid schon 1949 entdeckt wurde, war noch sehr
römischen Mythologie.
wenig über den Mond bekannt. Die Sonde näherte sich
Triton bis auf 40.000 km. Der Trabant war das letzte
Missionsziel von Voyager 2. Triton enthüllte bemerkenswert aktive Geysire und man entdeckte Polarkappen. Ei9 Erforschung
ne sehr schwache Atmosphäre mit dünnen Wolken wurde
auf dem Trabanten festgestellt.
Die Bilder, die von Voyager 2 zur Erde zurückgesendet
wurden, wurden die Basis eines PBS (Public Broadcasting Service) Nachtprogramms, das sich „Neptune All
Night“ nannte.[68]
10 Mögliche zukünftige Missionen
Neptun ist ein Gasriese ohne feste Oberﬂäche. Daher ist
eine Mission an der Oberﬂäche des Planeten mit einer
Landeeinheit oder einem Rover nicht möglich.
Neptun zwei Stunden vor der größten Annäherung von Voyager
2. Er zeigt ein vertikales Relief und helle Wolkenstreifen. Die
Wolken sind 50 km bis 160 km breit und tausende Kilometer lang.
Voyager 2 war die erste und bislang einzige Raumsonde,
die Neptun besucht hat. Sie ﬂog über den Nordpol von
Neptun und passierte den Planeten am 25. August 1989
in nur 4950 Kilometer Abstand. Seit die Sonde die Erde
verlassen hatte, war dies die größte Annäherung an ein
Objekt. Da dies der letzte große Planet war, den Voyager
2 besuchen konnte, wurde ohne Rücksicht auf die Folgen ihrer Flugbahn beschlossen, dass eine nahe Schwerkraftumlenkung (Fly-by) zum Mond Triton erfolgen sollte. Bei der Begegnung von Voyager 1 mit Saturn und seinem Mond Titan wurde dies ebenfalls so durchgeführt.
Das California Institute of Technology (Caltech) arbeitete im Auftrag der US-Raumfahrtbehörde NASA einen
Missionsvorschlag für einen Neptun-Orbiter aus, der über
einen Kernreaktor als Energiequelle verfügen und den
Planeten aus einer Umlaufbahn heraus umfassend untersuchen sollte. Die Sonde hätte außerdem eine oder mehrere Atmosphärenkapseln auf Neptun abwerfen sowie einen oder mehrere Mini-Lander auf Triton absetzen können. Bevorzugte Landeplätze auf Triton wären der Nordund Südpol, wo große Mengen von Wassereis entdeckt
wurden.
Ein alternativer Vorschlag kam von dem Planetologen
Andrew Ingersoll, einem Studienleiter am CalTech. Ingersoll und seine Mitarbeiter stellten sich eine Mission
ähnlich der von Cassini vor, die für die Reise zu Neptun
und seinem Mond eine Rakete mit konventionellem An[69]
Voyager 2 untersuchte die Atmosphäre, Ringe, Magne- trieb und die Schwerkraft nutzen sollte.
tosphäre und die Monde Neptuns. Die Sonde entdeck- Keiner der Missionsvorschläge hat die Projektplanungste den „Great Dark Spot“, den mandelförmigen „Small phase erreicht. Inzwischen (November 2009) wurde die
Dark Spot“ (D2) und eine helle, sich hoch über der Wol- Mission oﬀensichtlich gestrichen, da sie nicht mehr in
kendecke schnell bewegende Wolke, die „Scooter“ ge- den “Solar System Strategic Exploration Plans”[70] aufgeführt wird.
nannt wurde.
11.4
Einzelnachweise
11
Quellen und weiterführende In- 11.4 Einzelnachweise
formationen
[1] NASA Neptune Fact Sheet
11.1
Siehe auch
• Liste der besuchten Körper im Sonnensystem
11.2
Literatur
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Geschichte der Entdeckung des 8. Planeten. Campus
Verlag, Frankfurt/New York 2000, ISBN 3-59336676-2.
• Morton Grosser: Entdeckung des Planeten Neptun.
Suhrkamp, Frankfurt am Main 1970.
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satellites. Springer, London 2002, ISBN 1-85233216-6.
• Garry E. Hunt et al.: Atlas of Neptune. Cambridge
Univ. Press, Cambridge 1994, ISBN 0-521-374782.
• Patrick G. J. Irwin: Giant planets of our solar system
- atmospheres, composition, and structure. Springer,
Berlin 2009, ISBN 978-3-540-85157-8.
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Waﬀ: Die Neptun-Aﬀäre. Spektrum der Wissenschaft, April 2005, S. 82–88 (2005), ISSN 01702971.
11.3
Weblinks
13
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[4] Stefan Deiters: NEPTUN, Rotationsgeschwindigkeit neu
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Wikibooks: Neptun – Lern- und Lehrmaterialien
• Hubble-Video von Neptuns Atmosphäre und seinen
Monden (englisch)
• Galileis Neptun-Beobachtung im Januar 1613
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• Liste Neptunmonde (englisch)
• Neptune JPL PhotoJournal
• Geschichte der Entdeckung von Uranus, Neptun
und Pluto ScienceBlog von Florian Freistetter
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an den Herausgeber. In: Astronomische Nachrichten,
No. 580, 4–52 (1846) (Entdeckungsmeldung) Bibcode:
1846AN.....25...49E
[63] J. G. Galle: Ein Nachtrag zu den in Band 25 und dem Ergänzungshefte von 1849 der Astr. Nachrichten enthaltenen
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Bibcode: 1877AN.....89..349G
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Das Sonnensystem
0Monde der Planeten und Zwergplaneten
Liste der Monde von Planeten und Zwergplaneten • Liste
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12.3
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