Kuipergürtel: Zusammensetzung und Ursprünge

Künstlerische Darstellung des Kuipergürtels — Schematische Ansicht des **Kuipergürtels**, eines riesigen Reservoirs eisiger und felsiger Körper jenseits der Neptunbahn, ungefähr zwischen 30 und 50 astronomischen Einheiten von der Sonne entfernt. Die grünen Punkte markieren die Position zahlreicher transneptunischer Objekte, von kleinen eisigen Körpern bis zu Zwergplaneten wie Pluto. Diese Überreste der Entstehung des Sonnensystems sind zugleich eine wichtige Quelle für Kometen.
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Wissenschaftliche Zusammenfassung

Der Artikel von Astronoo stellt den Kuipergürtel vor, ein riesiges Reservoir eisiger Körper, das sich ungefähr zwischen 30 und 50 astronomischen Einheiten von der Sonne befindet. Dank der Spektroskopie im nahen Infrarot und im Ultravioletten, ergänzt durch Daten der Mission New Horizons und des James-Webb-Weltraumteleskops (JWST), haben Astronomen die auf der Oberfläche dieser Körper nachgewiesenen Eise identifiziert, darunter Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und Stickstoff, vermischt mit Silikaten und komplexen organischen Verbindungen. Die extrem niedrige Temperatur der Region, zwischen 30 und 50 Kelvin, bewahrt diese flüchtigen Verbindungen. Die Untersuchung der Porosität, der Wärmeleitfähigkeit und der kryovulkanischen Tektonik dieser Körper erhellt die Bildung und Entwicklung des äußeren Sonnensystems. Die dynamische Struktur des Gürtels — klassische, resonante, gestreute und abgetrennte Objekte — zeugt von der Migration der Riesenplaneten, insbesondere des Neptuns, wie sie vom Nizza-Modell beschrieben wird.

Woraus bestehen die transneptunischen Körper des Kuipergürtels?

Dieser Artikel ist dem Kuipergürtel gewidmet, einer riesigen ringförmigen Zone, die sich ungefähr zwischen 30 und 50 astronomischen Einheiten von der Sonne befindet und von Tausenden eisiger Körper bewohnt wird, die als transneptunische Objekte bezeichnet werden. Doch woraus bestehen diese Körper wirklich? Die Antwort liegt in einer innigen Mischung aus flüchtigen Eisen und felsigen Materialien. Die je nach Objekt nachgewiesenen oder erwarteten Eise vereinen Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und Stickstoff, zu denen Silikate und komplexe organische Verbindungen wie Tholine hinzukommen. Die extrem niedrige Temperatur der Region, zwischen 30 und 50 Kelvin, ermöglicht es diesen flüchtigen Molekülen, stabil zu bleiben, während sie sich näher an der Sonne sublimieren. Die Spektroskopie im nahen Infrarot und im Ultravioletten, durchgeführt von Hubble, New Horizons und dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST), hat es ermöglicht, diese chemischen Signaturen zu identifizieren. Die innere Struktur dieser Körper, ihre Porosität, ihre Wärmeleitfähigkeit und die Spuren kryovulkanischer Tektonik, die insbesondere auf Pluto oder Triton beobachtet wurden, offenbaren eine aktiverere geologische Geschichte als bisher angenommen. Ihre Zusammensetzung zu verstehen bedeutet daher, zu den Ursprüngen des Sonnensystems zurückzukehren.

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Kuipergürtel: transneptunische Objekte

Jenseits der Neptunbahn versammelt der Kuipergürtel eine heterogene Population von transneptunischen Objekten. Ihre Vielfalt an Größen, Bahnen und Zusammensetzungen macht sie zu privilegierten Zeugen der primitiven Bedingungen des Sonnensystems. Ihre Untersuchung ermöglicht es, die Akkretions- und Entwicklungsprozesse zu rekonstruieren, die das äußere Sonnensystem geprägt haben, von den kleinen eisigen Körpern bis zu den Zwergplaneten wie Pluto, Eris oder Makemake.

Physikalischer und chemischer Kontext

Die transneptunischen Körper des Kuipergürtels bestehen hauptsächlich aus Mischungen von Eisen und felsigen Materialien. Die Durchschnittstemperatur in dieser Region ist extrem niedrig, typischerweise zwischen 30 und 50 K, was die Stabilität flüchtiger Verbindungen begünstigt, die sich näher an der Sonne sublimieren.

Die auf der Oberfläche dieser Körper nachgewiesenen Eise umfassen hauptsächlich Wasser (\(\mathrm{H_2O}\)), Kohlenmonoxid (\(\mathrm{CO}\)), Kohlendioxid (\(\mathrm{CO_2}\)), Methan (\(\mathrm{CH_4}\)) und Stickstoff (\(\mathrm{N_2}\)). Diese Eise sind oft mit komplexen organischen Bestandteilen und Silikaten vermischt und bilden so eine zusammengesetzte Struktur.

Spektroskopische Analyse

Die spektroskopische Untersuchung im nahen Infrarot und im Ultravioletten durch Teleskope wie Hubble sowie die an Bord von New Horizons befindlichen Instrumente haben es ermöglicht, das Vorhandensein dieser Eise nachzuweisen und zu identifizieren. In jüngerer Zeit hat das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) diese Beobachtungen dank seines NIRSpec-Spektrometers erheblich bereichert, das eine erhöhte Empfindlichkeit bei Wellenlängen von 0,7 bis 5,2 Mikrometern bietet. Beispielsweise erscheint die charakteristische Signatur des Methans bei etwa 1,7 und 2,3 Mikrometern, während die des kristallinen Wassers bei etwa 1,5 und 2,0 Mikrometern identifizierbar ist.

Im Jahr 2023 nutzte ein internationales Team unter der Leitung von Joshua Emery das JWST, um drei große transneptunische Objekte zu beobachten, die als Zwergplanetenkandidaten gelten — Sedna, Gonggong und Quaoar. Diese Beobachtungen ergaben das reichliche Vorhandensein von Ethan (\(\mathrm{C_2H_6}\)) auf allen drei Körpern sowie von Acetylen (\(\mathrm{C_2H_2}\)) und Ethylen (\(\mathrm{C_2H_4}\)) auf Sedna. Diese Moleküle sind direkte Produkte der Bestrahlung von Methan durch ultraviolette und kosmische Strahlung. Ihre Häufigkeit, die mit den Bahnen korreliert — maximal auf Sedna, geringer auf Gonggong, minimal auf Quaoar —, ist konsistent mit den Unterschieden in Temperatur und Bestrahlungsumgebung der einzelnen Körper. Der Nachweis dieser Kohlenwasserstoffe legt nahe, dass Methan an der Oberfläche regelmäßig erneuert wird, möglicherweise durch interne geologische Prozesse.

Physikalische Eigenschaften von Eisen und Mineralien

Eise in kryogener Umgebung weisen spezifische mechanische Eigenschaften auf, wie Plastizität und Bruchfestigkeit, die von ihrer Kristallstruktur (amorph vs. kristallin) beeinflusst werden. Diese Eigenschaften beeinflussen die mögliche geologische Dynamik, beispielsweise die kryovulkanische Tektonik, die auf bestimmten Objekten wie Triton oder Pluto beobachtet wurde.

Die Porosität der Körper, oft zwischen 10 % und 50 % geschätzt, spielt eine entscheidende Rolle für ihre scheinbare Dichte und ihre innere thermische Entwicklung. Die Wärmeleitfähigkeit gemischter Eise bei niedriger Temperatur ist gering, was eine bedeutende Wärmeisolierung begünstigt.

Vergleichstabelle der wichtigsten transneptunischen Körper

Die folgende Tabelle fasst die wichtigsten beobachteten Eigenschaften der größten Körper des Kuipergürtels zusammen. Anders als globale Massenschätzungen — die für die meisten dieser Objekte spekulativ bleiben — präsentiert diese Tabelle direkte Beobachtungsdaten: Durchmesser, gemessene oder geschätzte Dichte, spektroskopisch auf der Oberfläche nachgewiesene Eise und dynamische Klasse. Diese Informationen stammen aus Weltraummissionen (New Horizons), Sternbedeckungen und Spektroskopie durch Hubble und das JWST.

Wichtigste beobachtete Eigenschaften der größten Körper des Kuipergürtels
Name	Durchmesser	Dichte	Auf der Oberfläche nachgewiesene Eise	Dynamische Klasse	Anmerkungen
Pluto	2.376 km	1,86 g/cm³	H₂O, CH₄, N₂, CO	Plutino (3:2-Resonanz)	Geologisch aktive Oberfläche; Kryovulkanismus (New-Horizons-Vorbeiflug, 2015)
Charon	1.212 km	1,70 g/cm³	H₂O (kristallin), NH₃	Plutos Mond	Wasser- und Ammoniakeise; riesiger Canyon Serenity Chasma
Eris	2.326 km	2,42 g/cm³	CH₄, N₂ (Spuren)	Gestörtes Objekt	Massereicher als Pluto; hohe Albedo (~0,96)
Makemake	1.430 km	~1,7 g/cm³	CH₄, N₂ (Spuren)	Klassisch (heiße Population)	Vorherrschend Methan; keine Atmosphäre nachgewiesen
Haumea	1.632 km	1,88 g/cm³	H₂O (kristallin)	Klassisch (heiße Population)	Haumea-Familie; ellipsoide Form, Ring und 2 Satelliten
Orcus	917 km	~1,5 g/cm³	H₂O (kristallin), NH₃	Plutino (3:2-Resonanz)	„Anti-Pluto"; Umlaufbahn entgegengesetzt zu Pluto
Quaoar	1.110 km	~2,0 g/cm³	H₂O, CH₄, C₂H₆	Klassisch (heiße Population)	Vom JWST beobachtet (2023); reichlich Ethan
Gonggong	1.230 km	~1,7 g/cm³	H₂O, CH₄, C₂H₆	Gestörtes Objekt	Sehr exzentrische Umlaufbahn; vom JWST beobachtet (2023)
Sedna	995 km	~2,0 g/cm³	H₂O, CH₄, C₂H₆, C₂H₂	Abgetrenntes Objekt	Perihel bei 76 AE; Ursprung mit der inneren Oort-Wolke verbunden
Arrokoth	~35 km	~0,5 g/cm³	CH₃OH (Methanol), organische Verbindungen	Kalt-klassisch	Kontaktbinär; New-Horizons-Vorbeiflug (2019)

N.B.:
Die Durchmesser und Dichten stammen aus direkten Messungen (Sternbedeckungen, New-Horizons-Bildgebung) oder Modellierungen. Die aufgeführten Eise sind die spektroskopisch auf der Oberfläche nachgewiesenen; sie sagen nichts über die innere Zusammensetzung aus. Die dynamische Klasse gibt die Art der Umlaufbahn und den Einfangmechanismus an (siehe Abschnitt „Dynamische Struktur").

Dynamische Struktur: Orbitklassen und Populationen

Der Kuipergürtel ist keine einheitliche Ansammlung. Astronomen unterteilen ihn in mehrere dynamische Klassen, deren Umlaufbahnen die Gravitationsgeschichte des äußeren Sonnensystems widerspiegeln. Diese Klassifizierung basiert auf der großen Halbachse, der Exzentrizität und der Bahnneigung sowie auf den Resonanzen mit Neptun.

Klassische Objekte (Cubewanos)

Die klassischen Objekte, manchmal Cubewanos genannt (nach (15760) Albion, früher 1992 QB₁), umkreisen die Sonne zwischen etwa 41 und 48 astronomischen Einheiten auf relativ kreisförmigen und wenig geneigten Bahnen. Sie stehen nicht in Resonanz mit Neptun. Diese Population unterteilt sich in zwei Gruppen: die kalte Population, gekennzeichnet durch geringe Neigungen (weniger als 4°), höhere Albedos und eine überwiegend rote Farbe, und die heiße Population, stärker geneigt (bis zu 30°), mit größeren Objekten und einer vielfältigeren Farbskala. Arrokoth, der 2019 von New Horizons überflogen wurde, gehört zur kalten Population und gilt als eines der primitivsten je beobachteten Objekte.

Resonante Objekte (Plutinos)

Die resonanten Objekte sind in Bahnresonanzen mit Neptun gefangen. Die am dichtesten besiedelte ist die 3:2-Resonanz — ein Objekt vollendet zwei Umläufe für je drei des Neptuns —, die die Plutinos definiert. Pluto selbst ist ein Plutino, ebenso wie Orcus. Etwa 20 % der Gesamtpopulation des Kuipergürtels soll diese einzige 3:2-Resonanz besetzen. Andere Resonanzen wie 2:1, 5:3 oder 7:4 beherbergen ebenfalls Objekte, jedoch in geringerer Zahl. Diese resonanten Populationen entstanden während der Migration des Neptuns, die die primitive transneptunische Scheibe fegte und Körper in ihre Bahnresonanzen einfing.

Gestörte Scheibe und abgetrennte Objekte

Die gestörte Scheibe umfasst Objekte, deren Umlaufbahnen sehr exzentrisch und geneigt sind, mit Perihelien nahe bei Neptun (30 bis 40 AE) und Aphelien, die 100 AE überschreiten können. Eris und Gonggong gehören zu dieser Population. Diese Körper wurden durch die Gravitationsstörungen des Neptuns während seiner Migration gestreut. Die abgetrennten Objekte wie Sedna zeichnen sich durch sehr hohe Perihelien aus (jenseits von 40 bis 50 AE), die sie außerhalb der Reichweite des direkten Gravitationseinflusses des Neptuns stellen. Ihr Ursprung bleibt umstritten und könnte stellare Störungen oder einen Durchgang des Neptuns auf einer exzentrischeren Umlaufbahn zur Zeit der planetaren Migration beinhalten.

Ursprung, Migration und Erforschung

Die heutige Struktur des Kuipergürtels — seine Aufteilung in dynamische Klassen, sein ausgeprägter Außenrand, sein Massendefizit — erklärt sich durch die Migration der Riesenplaneten zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems. Das Nizza-Modell, entwickelt von Tsiganis, Gomes, Morbidelli und Levison im Jahr 2005, schlägt vor, dass Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun sich in einer kompakten Konfiguration (zwischen 5,5 und 14 AE) bildeten und dann mehrere hundert Millionen Jahre nach ihrer Entstehung eine heftige Gravitationsinstabilität erlitten.

Mechanismus der Migration

Dem Modell zufolge erstreckte sich eine Scheibe von Planetesimalen jenseits der Riesenplaneten bis etwa 34 AE. Die langsame Diffusion dieser Planetesimale in Richtung der Planeten veränderte allmählich die Planetenbahnen. Als Jupiter und Saturn ihre gegenseitige 1:2-Resonanz durchliefen, stiegen ihre Exzentrizitäten abrupt an und lösten eine Instabilitätsphase aus: Uranus und Neptun wurden nach außen gestreut, wobei ihre Bahnen tief in die Planetesimalscheibe eindrangen. Die von diesen Planetesimalen ausgeübte dynamische Reibung dämpfte anschließend die planetaren Exzentrizitäten und stabilisierte die Bahnen an ihren heutigen Positionen. Neptun insbesondere soll eine große Halbachse nahe 27–29 AE mit hoher Exzentrizität (~0,3) erreicht haben, bevor seine Bahn bei etwa 30 AE zirkularisiert wurde.

Folgen der Neptunmigration für den Kuipergürtel

Die Migration des Neptuns formte den Kuipergürtel auf mehrere Weise. Die vorübergehend hohe Exzentrizität des Neptuns erweiterte seine Bahnresonanzen, sodass Planetesimale in die resonanten und klassischen Bahnen eingefangen werden konnten, die wir heute beobachten. Der Außenrand des klassischen Gürtels fällt mit der 1:2-Resonanz des Neptuns zusammen, jenseits derer Objekte instabil sind oder zur gestörten Scheibe gehören. Das Massendefizit des Kuipergürtels — seine heutige Masse wird auf 0,01 bis 0,1 Erdmassen geschätzt, während 10 bis 30 für eine In-situ-Bildung erforderlich wären — erklärt sich durch die Ausstoßung des größten Teils des primitiven Materials während dieser Instabilitätsphase. Schließlich spiegelt die Dichotomie zwischen kalter und heißer Population der klassischen Scheibe den unterschiedlichen Ursprung der eingefangenen Körper wider: Die kalte Population stammt aus dem äußeren Teil der primitiven Scheibe, während die heiße Population aus stärker inneren Regionen stammt, die vom Neptun gestreut wurden.

Erforschung durch New Horizons: Pluto und Arrokoth

Die New-Horizons-Mission, 2006 von der NASA gestartet, hat unser Wissen über den Kuipergürtel durch zwei historische Vorbeiflüge transformiert. Diese nahen Begegnungen lieferten beispiellose Daten über Geologie, Zusammensetzung und Entstehungsgeschichte der transneptunischen Körper.

Pluto (Juli 2015)

Der Vorbeiflug von New Horizons an Pluto im Juli 2015 offenbarte eine überraschend aktive und vielfältige Oberfläche. Die eisige Ebene Sputnik Planitia, bestehend aus Stickstoff-, Methan- und Kohlenmonoxideisen, zeigt Anzeichen thermischer Konvektion im Kilometermaßstab. Berge aus kristallinem Wassereis, Gletschertäler und Tholinablagerungen zeugen von einer komplexen geologischen Geschichte. Plutos Atmosphäre, die von Stickstoff dominiert wird, weist eine geschichtete Struktur auf und erstreckt sich viel weiter als erwartet. Diese Entdeckungen zeigten, dass selbst die entferntesten Körper des Sonnensystems eine anhaltende geologische Aktivität beherbergen können, die durch Restwärme und kryovulkanische Prozesse angetrieben wird.

Arrokoth (Januar 2019)

Am 1. Januar 2019 flog New Horizons an Arrokoth (vorläufige Bezeichnung 2014 MU₆₉) vorbei, einem Objekt des kalten klassischen Gürtels in etwa 6,5 Milliarden Kilometern Entfernung von der Erde. Arrokoth erwies sich als ein Kontaktbinär von etwa 35 km Länge, das aus zwei abgeflachten Lappen sehr ähnlicher Zusammensetzung besteht. Die 2020 in Science veröffentlichten Analysen zeigen, dass die beiden Lappen bei einer langsamen und sanften Verschmelzung — mit einer Geschwindigkeit von einigen Metern pro Sekunde — innerhalb einer gravitativ instabilen Kieselwolke (pebble cloud) im protosolaren Nebel zusammenkamen. Dieses Szenario favorisiert die Idee einer sanften Akkretion durch lokalen Kollaps einer Kieselwolke, anstatt einer Abfolge heftiger Kollisionen. Arrokoth gilt als das am besten erhaltene Objekt, das jemals von einer Raumsonde besucht wurde.

Referenzen

NASA Science — New-Horizons-Mission (neues Fenster): Vorbeiflug an Pluto (2015) und Arrokoth (2019), Oberflächen- und Atmosphärendaten.
NASA Science — Kuipergürtel (neues Fenster): allgemeine Darstellung des Kuipergürtels, Struktur und Populationen.
NASA Solar System Exploration — Kuiper Belt Overview (neues Fenster): populärwissenschaftliche Beschreibung, Erforschung und bemerkenswerte Objekte.
Internationale Astronomische Union (IAU) — Pluto and the Solar System (neues Fenster): Definition der Zwergplaneten, Resolution B5 (2006), Klassifikation Plutos.
IAU — Resolution B5 und B6 (PDF, 2006) (neues Fenster): offizieller Text der Definition eines Planeten und eines Zwergplaneten.
Emery et al. (2023) — JWST Spectroscopy of Sedna, Gonggong, and Quaoar (neues Fenster): Nachweis von Ethan, Acetylen und Ethylen durch das JWST, Bestrahlungsprodukte von Methan (arXiv:2309.15230).
McKinnon et al. (2020) — The solar nebula origin of Arrokoth (neues Fenster): Bildung durch sanfte Akkretion eines Kontaktbinärs, Science.
Levison et al. (2008) — Origin of the Kuiper Belt in the Nice Model (neues Fenster): dynamische Struktur, Neptunmigration, klassische und gestreute Populationen, Icarus.
Wikimedia Commons — Schematische Ansicht des äußeren Sonnensystems (neues Fenster): zur Illustration des Artikels verwendetes Bild.

FAQ: Alles Wissenswerte über den Kuipergürtel

Was ist der Kuipergürtel?

Der Kuipergürtel ist eine riesige ringförmige Region des äußeren Sonnensystems, die sich ungefähr zwischen 30 und 50 astronomischen Einheiten von der Sonne befindet, jenseits der Neptunbahn. Er wird von mehreren hunderttausend kleinen eisigen Körpern bewohnt, den sogenannten transneptunischen Objekten, zu denen Pluto, Eris, Makemake, Haumea und viele weitere weniger massereiche Objekte gehören. Diese Körper gelten als Überreste der Entstehung des Sonnensystems, da sie sich in 4,6 Milliarden Jahren kaum verändert haben.

Warum wird der Kuipergürtel als Reservoir für Kometen bezeichnet?

Der Kuipergürtel wird als Reservoir für Kometen bezeichnet, weil er unzählige eisige Körper enthält, die durch Gravitationsstörungen, insbesondere die des Neptuns, von ihrer Umlaufbahn abgelenkt werden können. Wenn sich eines dieser Objekte der Sonne nähert, sublimieren seine flüchtigen Eise und bilden eine charakteristische Koma und einen Schweif. Die Kometen der Jupiter-Familie stammen hauptsächlich aus dem transneptunischen Reservoir, insbesondere aus der gestörten Scheibe, nach einer Zwischenphase als Zentaur.

Was ist der Unterschied zwischen dem Kuipergürtel und der Oort-Wolke?

Der Kuipergürtel und die Oort-Wolke sind zwei verschiedene Reservoire eisiger Körper. Der Kuipergürtel liegt zwischen 30 und 50 astronomischen Einheiten in der Ebene des Sonnensystems und beherbergt relativ große und manchmal binäre Objekte. Die Oort-Wolke, viel größer und kugelförmig, erstreckt sich von mehreren Tausend bis über 100.000 astronomische Einheiten und ist die Quelle der langperiodischen Kometen. Diese beiden Reservoire unterscheiden sich somit in ihrer Entfernung, ihrer Geometrie und der Art der Kometen, die sie hervorbringen.

Wie viele Objekte enthält der Kuipergürtel?

Die genaue Anzahl der Objekte im Kuipergürtel ist nach wie vor unbekannt, da die meisten zu klein und zu weit entfernt sind, um direkt nachgewiesen zu werden. Aktuelle Schätzungen gehen von mehreren hunderttausend Körpern mit mehr als 100 Kilometern Durchmesser aus, und wahrscheinlich von Milliarden kleinerer Körper. Bis heute wurden nur einige Tausend Objekte identifiziert und katalogisiert, doch automatisierte Himmelsdurchmusterungen, wie sie von großen erdgebundenen Teleskopen durchgeführt werden, entdecken regelmäßig neue.

Gehört Pluto zum Kuipergürtel?

Ja, Pluto ist eines der emblemattischsten Mitglieder des Kuipergürtels. Seit 2006 von der Internationalen Astronomischen Union als Zwergplanet eingestuft, umkreist er die Sonne zwischen 30 und 49 astronomischen Einheiten. Pluto gehört zur dynamischen Klasse der Plutinos, das heißt Objekte, die in der 3:2-Resonanz mit Neptun gefangen sind (Pluto vollendet zwei Umläufe für je drei des Neptuns). Seine Zusammensetzung, reich an Stickstoff-, Methan- und Wassereisen, sowie seine geologisch aktive Oberfläche, die 2015 von der New-Horizons-Mission enthüllt wurde, machen ihn zu einem repräsentativen Objekt dieser Region des Sonnensystems.

Warum sind die Körper des Kuipergürtels so schwer zu beobachten?

Die Körper des Kuipergürtels sind aufgrund ihrer enormen Entfernung, ihrer geringen Größe und ihrer schwachen Helligkeit extrem schwer zu beobachten. Sie befinden sich mehr als 30 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt und erhalten nur einen winzigen Bruchteil des Sonnenlichts, was sie sehr dunkel macht. Ihre Albedo, oft zwischen 5 % und 20 %, macht sie mit Kohlen vergleichbar, die in der Dunkelheit treiben. Nur die größten Objekte wie Pluto oder Eris sind für die leistungsstärksten Amateurteleskope zugänglich, und die meisten erfordern den Einsatz großer Observatorien oder spezieller Weltraummissionen.

Was ist Arrokoth und warum ist er wichtig?

Arrokoth (vorläufige Bezeichnung 2014 MU₆₉) ist ein Objekt des kalten klassischen Kuipergürtels, das am 1. Januar 2019 von der Sonde New Horizons überflogen wurde. Es handelt sich um ein Kontaktbinär von etwa 35 km Länge, das aus zwei abgeflachten Lappen besteht. Die 2020 in der Zeitschrift Science veröffentlichten Analysen zeigten, dass Arrokoth durch eine langsame und sanfte Verschmelzung zweier Körper — mit einer Geschwindigkeit von einigen Metern pro Sekunde — innerhalb einer Kieselwolke im gravitativen Kollaps im protosolaren Nebel entstand. Diese Entstehungsweise, ohne heftige Kollision, macht ihn zum am besten erhaltenen Objekt, das jemals von einer Raumsonde besucht wurde, und liefert direkte Einblicke in die Akkretionsprozesse am Ursprung des Sonnensystems.

Was ist das Nizza-Modell und welche Verbindung hat es zum Kuipergürtel?

Das Nizza-Modell, 2005 von Tsiganis, Gomes, Morbidelli und Levison entwickelt, beschreibt die heftige Migration der Riesenplaneten zu Beginn der Geschichte des Sonnensystems. Dem Modell zufolge wurden Uranus und Neptun während einer Phase der Gravitationsinstabilität nach außen gestreut, wodurch die primitive transneptunische Planetesimalscheibe gestört wurde. Die Migration des Neptuns erklärt die heutige Struktur des Kuipergürtels: die Verteilung der Objekte in dynamische Klassen (klassisch, resonant, gestreut), den ausgeprägten Außenrand bei der 1:2-Resonanz und das beträchtliche Massendefizit im Vergleich zu dem, was eine In-situ-Bildung erfordern würde.

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