Innerhalb des Haupt-Asteroidengürtels gibt es eine Reihe größerer Körper, die sich der traditionellen Klassifizierung widersetzt haben. Der größte unter ihnen ist Ceres, gefolgt von Vesta, Pallas und Hygeia. Bis vor kurzem wurde angenommen, dass Ceres das einzige Objekt im Hauptgürtel ist, das groß genug ist, um ein hydrostatisches Gleichgewicht einzuhalten - wobei ein Objekt so massiv ist, dass es aufgrund seiner Schwerkraft in eine grob kugelförmige Form fällt.
Es scheint jedoch, dass es im Hauptgürtel einen anderen Körper gibt, der die Bezeichnung „Zwergplanet“ erhalten hat. Ein internationales Team von Astronomen nutzte die Daten des spektralpolarimetrischen kontrastreichen Exoplaneten-Forschungsinstruments (SPHERE) des Very Large Telescope (VLT), um überzeugende Beweise dafür zu finden, dass Hygeia tatsächlich rund ist und damit der kleinste Zwergplanet im Sonnensystem ist.
Noch bevor dies ans Licht kam, erfüllte Hygeia die meisten Qualifikationen für die Ausweisung als Zwergplanet, die 2006 von der IAU-Generalversammlung angenommen wurden. Gemäß diesen Qualifikationen und Definitionen ist ein „Zwergplanet“:
„[A] Himmelskörper, der sich (a) in einer Umlaufbahn um die Sonne befindet, (b) eine ausreichende Masse für seine Selbstgravitation hat, um die Kräfte des starren Körpers zu überwinden, so dass er eine hydrostatische Gleichgewichtsform (fast rund) annimmt, (c) hat die Nachbarschaft um ihre Umlaufbahn nicht geräumt hat und (d) kein Satellit ist. “
Hygeia hat bereits drei dieser Anforderungen erfüllt, da es die Sonne umkreist, nicht der Satellit eines größeren Körpers ist und die Nachbarschaft seiner Umlaufbahn nicht geräumt hat. Mit diesen neuesten Daten, die darauf hinweisen, dass es sich tatsächlich um eine Runde handelt, erfüllt Hygeia offiziell alle Qualifikationen. Pierre Vernazza, der leitende Forscher des Teams vom Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), erklärte in einer Pressemitteilung der ESO:
“Dank der einzigartigen Fähigkeit des SPHERE-Instruments auf dem VLT, einem der leistungsstärksten Bildgebungssysteme der Welt, konnten wir die Form von Hygiea auflösen, die sich als nahezu kugelförmig herausstellt. Dank dieser Bilder kann Hygiea als Zwergplanet eingestuft werden, der bislang kleinste im Sonnensystem.”
Mit SPHERE konnten Vernazza und seine Kollegen auch genauere Einschränkungen für die Größe von Hygeia finden. Nach ihren Schätzungen misst Hygiea einen Durchmesser von etwas mehr als 430 km, wobei Ceres einen vergleichsweise robusten Durchmesser von 950 km und Pluto 2400 km misst. Wie bereits erwähnt, ist Hygeia damit der kleinste bisher entdeckte Zwergplanet.
Interessanterweise zeigten die Beobachtungen des Teams auch, dass Hygeia keinen sehr großen Einschlagkrater auf seiner Oberfläche hat, den Wissenschaftler erwartet hatten. Dies liegt an der Tatsache, dass Hygiea das Hauptmitglied einer der größten Familien von Asteroiden im Hauptgürtel ist. Diese Familie enthält fast 7.000 dunkle kohlenstoffhaltige Elemente (C-Typ und B-Typ) und befindet sich im äußeren Bereich des Hauptgürtels.
Aufgrund ihrer Ähnlichkeiten wird angenommen, dass alle diese Asteroiden aus demselben Elternkörper (in diesem Fall Hygeia) stammen, der in der Vergangenheit durch ein massives Aufprallereignis entstanden wäre. Daher erwarteten die Astronomen, auf der Oberfläche von Hygeia eine große, tiefe Markierung zu finden, die durch dieses Ereignis verursacht worden wäre.
Obwohl das Team 95% der Oberfläche von Hygeia beobachten konnte, konnte es nur zwei gewöhnliche Krater identifizieren. „Keiner dieser beiden Krater konnte durch den Aufprall der Hygiea-Familie von Asteroiden verursacht worden sein, deren Volumen mit dem eines 100 km großen Objekts vergleichbar ist. Sie sind zu klein “, sagte Miroslav Brož, Co-Autor der Studie vom Astronomischen Institut der Karlsuniversität in Prag.
Um dieses Rätsel weiter zu untersuchen, führte das Team numerische Simulationen durch, um festzustellen, wie Hygeia sphärisch geworden sein könnte, und gleichzeitig eine Familie von Asteroiden hervorzubringen. Sie stellten fest, dass dies wahrscheinlich das Ergebnis einer schweren Frontalkollision mit einem Objekt mit einem Durchmesser zwischen 75 und 150 km vor etwa 2 Milliarden Jahren war.
Nach ihren Simulationen (siehe Video unten) hätte dieser gewaltsame Aufprall den Elternkörper völlig zerstört. Im Laufe der Zeit verschmolzen viele der Fragmente, um Hygeia seine runde Form zu geben, während die Überreste als Asteroiden zerstört blieben. Diese Art von Ereignis, bei dem zwei große Körper im Asteroidengürtel kollidierten, wäre in den letzten drei bis vier Milliarden Jahren ein einzigartiges Ereignis gewesen.
In dieser Hinsicht enthüllte diese jüngste Studie nicht nur einen weiteren Kandidaten für einen Zwergplaneten, sondern lieferte auch zusätzliche Hinweise darauf, wie sich der Asteroidengürtel im Laufe der Zeit entwickelt hat. Diese Art detaillierter Asteroidenstudien ist jetzt dank der Einführung leistungsfähigerer Teleskope und der Fortschritte bei numerischen Berechnungen möglich. Wie Vernazza schloss:
„Dank des VLT und des Adaptive-Optics-Instruments SPHERE der neuen Generation bilden wir jetzt Hauptgürtel-Asteroiden mit beispielloser Auflösung ab und schließen so die Lücke zwischen erdbasierten und interplanetaren Missionsbeobachtungen.”
Das internationale Team bestand aus Astronomen des Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), des Carl Sagan Centers des SETI-Instituts, des Europäischen Weltraumforschungs- und Technologiezentrums (ESTEC) der ESA, der NASA JPL und des European Southern Observatory (ESO). MIT und mehrere Observatorien und Universitäten. Die Studie, die ihre Ergebnisse beschreibt, erschien kürzlich in der Zeitschrift Naturastronomie.
