Charon (Mond)

(134340) Pluto I (Charon)
Pluto und Charon
Vorläufige oder systematische Bezeichnung	S/1978 P 1
Zentralkörper	Pluto
Eigenschaften des Orbits
Große Halbachse	19.571,4 ± 4,0 km
Periapsis	19.570,0 km
Apoapsis	19.572,8 km
Exzentrizität	0,000000 ± 0,000070
Bahnneigung	0,001° (Äquatorebene) 119,591 ± 0,014° (Bahnebene) 112,783 ± 0,014° (Ekliptik)°
Umlaufzeit	6,3872304 ± 0,0000011 Tage
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit	0,223 km/s
Physikalische Eigenschaften
Albedo	0,372 ± 0,02
Scheinbare Helligkeit	17,26 mag
Mittlerer Durchmesser	1.212,0 ± 3,0 km
Masse	1,52 ± 0,06 · 1021 kg
Oberfläche	4 400 000 km²
Mittlere Dichte	1,63 ± 0,07 g/cm³
Siderische Rotation	6,3872304 ± 0,0000011
Achsneigung	0,000°
Fallbeschleunigung an der Oberfläche	0,28 ± 0,01 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit	604 m/s
Oberflächentemperatur	-210 °C / 63 K
Entdeckung
Entdecker	J. W. Christy
Datum der Entdeckung	22. Juni 1978
Anmerkungen	Größter Plutosatellit; Satellit mit doppelt gebundener Rotation
Größenvergleich zwischen den Paaren Erde–Mond und Pluto–Charon (unten rechts) im gleichen Maßstab (Fotomontage).

Charon ist der innerste Mond des Zwergplaneten Pluto. Entdeckt wurde der Satellit 1978. Sein mittlerer Durchmesser beträgt 1.212 Kilometer, was etwas mehr als die Hälfte des Durchmessers von Pluto ausmacht. Verglichen mit anderen Monden des Sonnensystems ist Charon damit im Verhältnis zu seinem Hauptkörper ungewöhnlich groß.

Entdeckung und Benennung

Charon wurde am 22. Juni 1978 von dem Astronomen James Walter Christy vom United States Naval Observatory in Washington D.C. bei der Auswertung von fotografischen Platten entdeckt, die Monate zuvor vom 1.55-Meter-Kaj Strand Astrometric Reflector angefertigt worden waren. Christy stellte fest, dass Pluto auf den Fotografien periodisch eine leichte Ausbeulung aufwies (siehe Bild). Dieses Phänomen, das auf einen Mond des Pluto hinwies, konnte später noch auf fotografischen Platten nachgewiesen werden, die bereits am 29. April 1965 belichtet worden waren. Die Ausbeulung entsprach der Rotationsperiode von Pluto, die durch dessen Lichtkurve bekannt war, und wies dadurch auf einen synchronen Orbit hin. Alle Zweifel wurden beseitigt, als Pluto und Charon einander zwischen 1985 und 1990 gegenseitig bedeckten, was nur zweimal innerhalb der 248-jährigen Umlaufperiode von Pluto geschieht. Es war also ein glücklicher Zufall, dass dies so bald nach Charons Entdeckung stattfand. Die Entdeckung wurde am 7. Juli 1978 bekanntgegeben; der Himmelskörper erhielt zunächst die vorläufige Bezeichnung S/1978 P 1.

Entdeckungsfoto von Charon

Am 3. Januar 1986 wurde der Mond, zusammen mit den Saturnmonden Prometheus und Pandora, von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) offiziell nach Charon (griechisch für „Grelle“) benannt, dem Fährmann der Unterwelt aus der griechischen Mythologie, welcher die Schatten der Verstorbenen für einen Obolus (Münze) über den Totenfluss Acheron (häufig werden auch die Flüsse Lethe oder Styx genannt) setzte, damit sie ins Reich des Totengottes Hades (lat. Pluto) gelangen konnten. Die IAU bevorzugte damit den Namensvorschlag Christys, der damit auch auf die ersten vier Buchstaben des Namens seiner Ehefrau Charlene, von ihm Char genannt, anspielte. Daher sprechen alle, die davon wissen, den Namen des Mondes Scharon aus. Die Namensgebung steht damit auch hierin in Bezug zu Pluto, dessen erste zwei Buchstaben auf Percival Lowells Initialen hinweisen, der Clyde Tombaughs Suche nach dem Planet X inspirierte und unterstützte.

Bei der Namensgebung stand auf Vorschlag von Christys Kollegen vom Naval Observatory auch noch Persephone zur Diskussion, die Gemahlin Plutos in der Mythologie.

Charons Entdeckung erlaubte es den Astronomen, Plutos Masse und Größe genauer zu bestimmen.

Im August 2006 diskutierte die IAU, ob Charon und Pluto gemeinsam als Doppelplanet den Status von Planeten der Plutonenklasse erhalten sollen. Beschlossen wurde jedoch, Pluto als Zwergplaneten zu klassifizieren, Charon bleibt daher per Definition ein Mond von Pluto.

Bahneigenschaften

Umlaufbahn

Die Bahnen von Pluto, Charon, Nix und Hydra um das Baryzentrum des Systems

Pluto und Charon umkreisen einander in einer prograden, beinahe perfekt kreisförmigen Umlaufbahn in 17.536 ± 4 Kilometer mittlerem Abstand (19.571,4 Abstand der Zentren beider Körper, etwa 17 Pluto- bzw. 32,3 Charonradien) um den gemeinsamen Schwerpunkt, der sich wegen des relativ geringen Massenunterschiedes etwa 1200 km über der Oberfläche des Pluto (2360 km vom Zentrum entfernt) befindet. Damit stellen Charon und Pluto physikalisch ein Doppelsystem dar. Dies ergibt einen mittleren Abstand beider Oberflächen von 17.812 km. Die Bahnexzentrizität beträgt höchstens 0,00007, die Bahn ist 0,001° gegenüber dem Äquator von Pluto geneigt. Gleich dem Plutoäquator ist Charons Bahnebene daher mit 119,591° sehr stark gegenüber der Bahnebene des Zwergplaneten geneigt.

Charon und Pluto umrunden einander in 6 Tagen 9 Stunden 17 Minuten und 36,7 ± 0,1 Sekunden, was rund 14.186,63 Umläufen in einem Pluto-Jahr (rund 248,09 Erdjahre) entspricht.

Rotation

Charon rotiert in ebenfalls 6 Tagen 9 Stunden 17 Minuten und 36,7 ± 0,1 Sekunden um die eigene Achse und im selben Zeitraum sowie mit demselben Drehsinn um das Baryzentrum. Er weist damit wie der Erdmond eine gebundene Rotation auf und zeigt seinem Hauptkörper immer die gleiche Seite. Im Unterschied zu Erde und Mond wurden die Rotationszeiten von Pluto und Charon durch Gezeitenkräfte beiderseits abgebremst und synchronisiert, daher wendet auch Pluto Charon immer die gleiche Seite zu. Dies ist der einzige bestätigte Fall einer sogenannten doppelt gebundenen Rotation im Sonnensystem. Unter Paaren von annähernd gleich großen Asteroiden ist solch eine Synchronrotation wahrscheinlich relativ häufig.

Physikalische Eigenschaften

Charon hat einen Durchmesser von 1212 km (nach anderen Angaben 1207,2 ± 2,8), der etwa 52,6 %, also etwas mehr als der Hälfte des Zentralkörpers entspricht, beruhend auf dem angenommenen Rückstrahlvermögen von 37,2 %. Dies ist im Vergleich zu anderen Kuipergürtelobjekten ziemlich hell und entspricht ziemlich genau der Albedo der Erde. Charons Masse beträgt etwa 11,6 % der Masse von Pluto, die mittlere Dichte wurde mit 1,71 g/cm³ bestimmt. Er sollte damit zu etwa 55 – 60 % aus Gestein und zu 40 – 45 % aus Wassereis bestehen; ein augenfälliger Unterschied zu Pluto, dessen Gesteinsanteil bei etwa 70 % liegt.

Zum inneren Aufbau von Charon gibt es zwei Theorien: Entweder ist Charon ein differenziert aufgebauter Körper mit einem Gesteinskern und Eismantel, oder er besteht aus einer einheitlichen Eis-Gestein-Mischung. Durch die Entdeckung von Hinweisen auf Kryovulkanismus wird die erste Theorie favorisiert.

Zwei unterschiedliche Theorien zum inneren Aufbau von Charon

Anders als Plutos Oberfläche, die von gefrorenem Stickstoff und Methan überzogen ist, scheint Charons Oberfläche aus dem weniger flüchtigen Wassereis zu bestehen. Außerdem erscheint Charon im Unterschied zum rötlich gefärbten, unhomogenen Pluto in einem einheitlich neutralen grau. Die Oberflächentemperatur konnte am 1. Juli 2005 bei einer Sternbedeckung durch Charon zu minus 210 °C bestimmt werden. Das entspricht dem in dieser Entfernung zu erwartendem Strahlungsgleichgewicht. Der Druck einer eventuellen, äußerst dünnen Atmosphäre kann höchstens 0,11 Millionstel Bar betragen.

Das Gemini-Observatorium gab am 17. Juli 2007 bekannt, dass es auf Charon Kryovulkane entdeckt hat, die eine Mischung aus kristallinem Wassereis und Ammoniumhydroxid an die Oberfläche bringen, die sich dann global ablagert. Dass das Eis noch immer in kristalliner Form vorliegt, weist auf kürzliche Ablagerungen hin, da die solare Strahlung das Eis innerhalb von etwa 30.000 Jahren in ein amorphes Stadium verwittert haben müsste.

Der relativ hohe Anteil an felsigem Material und das Fehlen einer merklichen Atmosphäre stützen die Annahme, nach der dieser verhältnismäßig große Trabant analog der Entstehung des Erdmondes das Produkt der großen Kollision eines Vorgängers von Pluto mit einem anderen plutogroßen Körper des Kuipergürtels ist.

Erforschung

Künstlerische Darstellung von Charon, von der Oberfläche von Pluto aus gesehen

Die ersten Bilder, die Pluto und Charon als zwei separate Körper zeigten, wurden vom Hubble-Weltraumteleskop in den 1990er-Jahren angefertigt. Später war dies durch den Einsatz von adaptiver Optik auch von erdgebundenen Teleskopen möglich.

Es ist geplant, die am 19. Januar 2006 gestartete Raumsonde New Horizons am 14. Juli 2015 in 27.000 km Entfernung an Charon und in 9.600 km Entfernung an Pluto vorbeifliegen zu lassen. Allerdings sind dies nur Zielparameter, die leicht während des Flugs geändert werden können. Zwei Wochen nach dem Vorbeiflug werden die Beobachtungen beendet, und die Sonde wird beginnen, die während des Vorbeifluges gesammelten Daten zur Erde zu übermitteln. Da die Übertragungsrate über diese Entfernung sehr gering ist, werden einige Monate vergehen, bevor alle Daten auf der Erde eingetroffen sind.

Die 2005 entdeckten Satelliten Nix und Hydra können auch als erste „echte“ Plutomonde angesehen werden, wenn man den Status von Pluto und Charon als „Zwerg-Doppelplanetensystem“ favorisiert.

Literatur

• James W. Christy und Robert Sutton Harrington: The satellite of Pluto. In: Astronomical Journal, Bd. 83, 1978, S. 1005–1008. [1]
• Bruno Sicardy u. a.: „Charon’s size and an upper limit on its atmosphere from a stellar occultation“. In: Nature, Bd. 439, 2006, S. 52–54. doi:10.1038/nature04351
• Alan Stern und Jacqueline Mitton: Pluto and Charon, Weinheim 2005. ISBN 978-3-527-40556-5

Medien

 Commons: Plutomonde – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Vergleich der größten transneptunischen Objekte. Um zum entsprechenden Artikel zu kommen, auf das Objekt klicken. (Große Darstellung)

Weblinks

• Wm. Robert Johnston: (134340) Pluto, Charon, Nix, and Hydra
• Charon bei Monde.de
• Kühler Begleiter im Schattenreich Wiener Zeitung, 13. Juni 2003 (25. Entdeckungsjubiläum)
• Measuring the Size of a Small, Frost World ESO Pressemitteilung, 4. Januar 2006 (englisch)
• Amanda Gulbis et al.: Astronomers Seize Rare Opportunity... Williams College, 4. Januar 2006 (Beobachtungsdetails) (englisch)
• Hans-Arthur Marsiske: Der Schatten des Charon Telepolis, 8. Januar 2006 (Größe von Charon auf wenige Kilometer genau)
• [http://arxiv.org/abs/astro-ph/0602082 Michael J. Person et al.: Charon occultation 11 July 2005] ApJ letters, 3. Februar 2006 (Bedeckung von Charon) (englisch)
• Charon: An Ice Machine in the Ultimate Deep Freeze Gemini-Observatorium, 12. Juli 2007 (Kryovulkanismus) (englisch)
• Marc W. Buie, Lowell Observatory: Die Phasen von Charon von Pluto aus gesehen (englisch)
• Marc W. Buie, Lowell Observatory: Die Oberflächen von Pluto und Charon (englisch)
• IAUC Nr. 3241 7. Juli 1978 (Entdeckung)
• IAUC Nr. 4157 3. Januar 1986 (Benennung)

Siehe auch

• Liste der Monde
• Transneptunisches Objekt
• Vanth (Mond)

Monde der Planeten und Zwergplaneten

Erde: Mond  ·  Mars: Phobos | Deimos

Jupitermonde · Saturnmonde · Uranusmonde · Neptunmonde

Pluto: Charon | Hydra | Nix | S/2011 (134340) 1  ·  Haumea: Namaka | Hiʻiaka  ·  Eris: Dysnomia  ·  Orcus: Vanth  ·  Quaoar: Weywot

Siehe auch: Liste der Monde • Liste der natürlichen Satelliten von Asteroiden