Weit hinter Neptun zieht eine der größten noch wenig bekannten Welten des Sonnensystems ihre Bahn. Gonggong ist mehr als 1.200 Kilometer groß, besitzt einen eigenen Mond und gehört zu den rötlichsten größeren Objekten jenseits des Neptun. Trotzdem wurde der Himmelskörper erst 2007 entdeckt und trug anschließend mehr als ein Jahrzehnt lang lediglich die nüchterne Bezeichnung 2007 OR10. Erst 2020 erhielt er seinen heutigen Namen.

Gonggong wird häufig als Zwergplanet bezeichnet oder als sehr wahrscheinlicher Zwergplanetenkandidat eingeordnet. Seine Größe spricht dafür, dass die eigene Schwerkraft ihn in eine annähernd runde Form gebracht hat. Die Internationale Astronomische Union hat ihn bislang jedoch nicht in die kleine Gruppe der ausdrücklich anerkannten Zwergplaneten aufgenommen. Wissenschaftlich interessant ist Gonggong vor allem wegen seiner ungewöhnlich roten Oberfläche, des nachgewiesenen Wassereises und seines Mondes Xiangliu.

Was ist Gonggong?

Gonggong ist ein transneptunisches Objekt, also ein Himmelskörper, dessen Bahn jenseits des Neptun verläuft. Er gehört zur großen Population eisiger und felsiger Körper in den äußeren Regionen unseres Planetensystems.

Mit einem heute häufig verwendeten Durchmesser von etwa 1.230 Kilometern gehört Gonggong zu den größten bekannten Objekten dieser Region. Eine Untersuchung des Systems aus dem Jahr 2019 kam auf einen Durchmesser von 1.230 ± 50 Kilometern und eine Masse von ungefähr 1,75 × 10²¹ Kilogramm. Damit gehört Gonggong nach Masse zur Spitzengruppe der bekannten Zwergplanetenkandidaten.

Frühere Messungen hatten Gonggong sogar deutlich größer erscheinen lassen. Eine Kombination aus Beobachtungen des Weltraumteleskops Herschel und der K2-Mission des Kepler-Teleskops führte 2016 zu einer Schätzung von rund 1.535 Kilometern. Spätere Untersuchungen, bei denen auch die Umlaufbahn seines Mondes berücksichtigt wurde, reduzierten diesen Wert deutlich.

Gerade dieser Unterschied zeigt, wie schwierig es ist, weit entfernte Welten zu vermessen, deren Scheiben selbst mit leistungsfähigen Teleskopen kaum direkt aufgelöst werden können.

Wo befindet sich Gonggong?

Gonggong bewegt sich weit außerhalb der Neptunbahn auf einer stark elliptischen Umlaufbahn. Seine Entfernung zur Sonne verändert sich deshalb im Laufe eines Umlaufs erheblich.

Der Himmelskörper gehört zu den besonders weit entfernten großen Objekten unseres Sonnensystems. Als die Hubble-Aufnahmen ausgewertet wurden, auf denen später sein Mond identifiziert wurde, befand sich Gonggong ungefähr 87 Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt. Eine Astronomische Einheit entspricht dem mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne von rund 150 Millionen Kilometern.

Damit war Gonggong zu diesem Zeitpunkt rund 13 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt.

Seine Umlaufbahn führt ihn allerdings nicht dauerhaft in dieser Entfernung. Auf seiner langen Reise bewegt er sich zeitweise erheblich näher an die Sonne heran und entfernt sich anschließend wieder weit in die äußeren Regionen des Sonnensystems.

Für einen vollständigen Umlauf benötigt Gonggong mehrere Jahrhunderte. Ein einziges Jahr auf dieser Welt umfasst damit zahlreiche Generationen auf der Erde.

Wie wurde Gonggong entdeckt?

Gonggong wurde am 17. Juli 2007 auf Aufnahmen entdeckt, die im Rahmen einer Suche nach weit entfernten Objekten des Sonnensystems entstanden waren. Zu dem Entdeckungsteam gehörten Megan Schwamb, Michael Brown und David Rabinowitz.

Der Himmelskörper erhielt zunächst die provisorische Bezeichnung 2007 OR10.

Anders als bei manchen spektakulären Entdeckungen erhielt er anschließend lange Zeit keinen richtigen Namen. Dadurch wurde 2007 OR10 schließlich zum größten noch unbenannten bekannten Objekt des Sonnensystems. NASA beschrieb ihn 2016 ausdrücklich als die größte damals noch namenlose Welt unseres Planetensystems.

Erst viele Jahre später änderte sich das.

Warum heißt der Himmelskörper Gonggong?

Der heutige Name geht auf Gonggong zurück, eine Gestalt der chinesischen Mythologie. Gonggong wird dort mit Wasser, Chaos und gewaltigen Überschwemmungen verbunden und häufig als Wesen mit rotem Haar oder rötlichem Erscheinungsbild dargestellt.

Das passte bemerkenswert gut zu dem Himmelskörper.

2007 OR10 war bereits als besonders rotes Objekt bekannt. Außerdem hatte man auf seiner Oberfläche Wassereis nachgewiesen. Nach einer öffentlichen Namensinitiative setzte sich deshalb Gonggong gegen andere Vorschläge durch. Der Name wurde schließlich offiziell übernommen.

Auch der Mond des Himmelskörpers erhielt einen dazu passenden Namen: Xiangliu. In der chinesischen Mythologie ist Xiangliu ein mit Gonggong verbundenes Wesen.

Damit besitzt das System heute Namen, die einige seiner auffälligsten wissenschaftlichen Eigenschaften aufgreifen: Wasser und eine ungewöhnlich rote Oberfläche.

Warum ist Gonggong so rot?

Gonggong gehört zu den rötlichsten großen Objekten des Kuipergürtels beziehungsweise der transneptunischen Region.

Die Farbe bedeutet nicht, dass seine Oberfläche aus rotem Gestein besteht. Wahrscheinlicher sind chemische Veränderungen eisiger und kohlenstoffhaltiger Stoffe unter dem Einfluss energiereicher Strahlung.

Bereits spektroskopische Untersuchungen aus dem Jahr 2011 zeigten deutliche Spuren von Wassereis. Genau diese Kombination war ungewöhnlich: starkes Wassereis und gleichzeitig eine ausgesprochen rote Oberfläche. Ein ähnliches Verhalten kennt man von Quaoar.

Eine mögliche Erklärung führt zu Methan.

Gonggong könnte aufgrund seiner Größe und Schwerkraft kleine Mengen Methan über lange Zeit auf seiner Oberfläche festhalten. Wird Methan über Millionen oder Milliarden Jahre von ultravioletter Sonnenstrahlung und kosmischer Strahlung getroffen, können daraus komplexere kohlenstoffhaltige Moleküle entstehen.

Solche Bestrahlungsprodukte können eine Oberfläche dunkelrot erscheinen lassen.

Der genaue chemische Ursprung der Farbe ist allerdings nicht abschließend geklärt. Die Methan-Erklärung ist wissenschaftlich plausibel, ein eindeutiger Nachweis großer Mengen Methan auf Gonggong gelang in den frühen Spektren jedoch nicht.

Gibt es Wasser auf Gonggong?

Wassereis wurde auf Gonggong spektroskopisch nachgewiesen.

Astronomen untersuchen dafür das Sonnenlicht, das von der Oberfläche reflektiert wird. Moleküle absorbieren bestimmte Wellenlängen besonders stark und hinterlassen dadurch charakteristische Muster im Spektrum.

Bei Gonggong sind deutliche Absorptionsmerkmale vorhanden, die zu Wassereis passen.

Das bedeutet allerdings nicht, dass es dort flüssige Seen oder Ozeane an der Oberfläche gibt. In der enormen Entfernung von der Sonne herrschen extrem niedrige Temperaturen. Wasser liegt an der Oberfläche deshalb als Eis vor.

Ob Gonggong in seinem Inneren irgendwann flüssiges Wasser besessen haben könnte oder möglicherweise noch heute tief liegende wasserreiche Schichten enthält, lässt sich mit den vorhandenen Beobachtungen nicht sicher feststellen.

Dafür wissen wir über seinen inneren Aufbau noch zu wenig.

Wie groß und schwer ist Gonggong?

Die derzeit häufig verwendeten wissenschaftlichen Werte ergeben einen Durchmesser von rund 1.230 Kilometern und eine Masse von etwa 1,75 × 10²¹ Kilogramm.

Die daraus abgeleitete mittlere Dichte liegt ungefähr bei 1,75 Gramm pro Kubikzentimeter.

Dieser Wert ist aufschlussreich. Reines Wassereis besitzt eine wesentlich geringere Dichte, typisches Gestein eine deutlich höhere. Gonggong dürfte deshalb aus einer Mischung aus Eis und felsigem Material bestehen.

Seine genaue innere Struktur ist unbekannt. Denkbar wäre ein stärker gesteinsreicher innerer Bereich, der von eisreicherem Material umgeben ist. Solche Modelle lassen sich bei weit entfernten Zwergplaneten jedoch nur indirekt aus Masse, Größe und Dichte ableiten.

Eine Raumsonde hat Gonggong bislang nicht besucht.

Warum schwankten die Angaben zur Größe so stark?

Die Geschichte von Gonggongs Größenbestimmung zeigt ein grundsätzliches Problem bei der Erforschung des Kuipergürtels.

Astronomen sehen von der Erde aus im Wesentlichen einen Lichtpunkt. Um daraus einen Durchmesser zu berechnen, müssen sie wissen, wie viel Sonnenlicht die Oberfläche reflektiert und wie viel Energie sie als Wärmestrahlung wieder abgibt.

2016 kombinierten Wissenschaftler Messungen des Herschel-Weltraumteleskops mit Daten der K2-Mission. Daraus ergab sich ein Durchmesser von ungefähr 1.535 Kilometern. Gonggong wäre damit hinter Pluto und Eris eines der größten bekannten transneptunischen Objekte gewesen.

Doch anschließend wurde sein Mond genauer untersucht. Seine Umlaufbahn ermöglichte eine wesentlich bessere Bestimmung der Masse des gesamten Systems. Gleichzeitig ließen sich verschiedene Modelle für Größe, Dichte, Rotation und Ausrichtung miteinander vergleichen.

Die 2019 veröffentlichte Untersuchung kam dadurch auf einen deutlich kleineren Durchmesser von etwa 1.230 Kilometern.

Gonggong schrumpfte natürlich nicht. Die Messmethoden wurden lediglich besser.

Wie schnell dreht sich Gonggong?

Auch die Rotationsdauer ist nicht vollkommen trivial.

Beobachtungen mit der K2-Mission ergaben eine besonders langsame Helligkeitsveränderung. Eine Interpretation führt zu einer Rotationsperiode von ungefähr 44,8 Stunden. Alternativ könnte die tatsächliche Umdrehung rund 22,4 Stunden dauern, falls die beobachtete Lichtkurve anders interpretiert wird.

Die längere Periode wäre für einen Himmelskörper dieser Größenordnung ausgesprochen langsam.

Schon bevor sein Mond genauer bekannt war, vermuteten Astronomen deshalb, dass ein Satellit die Rotation Gonggongs beeinflusst haben könnte. Durch Gezeitenkräfte können sich die Rotationsgeschwindigkeit eines Himmelskörpers und die Umlaufbahn seines Mondes über sehr lange Zeiträume verändern.

Dann fanden Astronomen tatsächlich einen Begleiter.

Hat Gonggong einen Mond?

Ja. Der Mond heißt Xiangliu.

Sein Nachweis gelang bei der Auswertung älterer Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops. Bilder aus den Jahren 2009 und 2010 zeigten einen schwachen Lichtpunkt, der seine Position relativ zu Gonggong veränderte und gemeinsam mit ihm über den Himmel zog. Damit war klar, dass es sich um einen gravitativ gebundenen Begleiter handelt.

Die Entdeckung wurde 2017 veröffentlicht.

Zunächst wurde Xianglius Durchmesser unter der Annahme geschätzt, dass seine Oberfläche ähnlich viel Licht reflektiert wie Gonggong. Daraus ergaben sich Größen von mehr als 200 Kilometern. Spätere dynamische Untersuchungen kamen jedoch zu dem Schluss, dass der Mond wahrscheinlich deutlich kleiner ist und möglicherweise weniger als 100 Kilometer Durchmesser besitzt.

Das zeigt erneut, wie unsicher Größenbestimmungen bei extrem lichtschwachen Objekten sein können.

Was verrät Xiangliu über Gonggong?

Der Mond ist für Astronomen wesentlich mehr als nur ein kleiner Begleiter.

Seine Umlaufbahn ermöglicht die Bestimmung der Masse des gesamten Systems. Ohne einen Mond lässt sich die Masse eines isolierten transneptunischen Objekts erheblich schwerer messen.

Aus den Beobachtungen Xianglius wurde für das Gonggong-System eine Masse von rund 1,75 × 10²¹ Kilogramm bestimmt.

Interessant ist außerdem die Umlaufbahn selbst. Sie ist deutlich elliptisch. Die Exzentrizität liegt ungefähr bei 0,3. Warum Xiangliu Gonggong auf einer solchen Bahn umkreist, ist nicht endgültig geklärt.

Möglicherweise entwickelte sich die Bahn durch langfristige gravitative Wechselwirkungen. Denkbar ist auch, dass sie Hinweise auf die Entstehungsgeschichte des Mondes enthält.

Wie Xiangliu ursprünglich entstand, wissen wir bislang nicht sicher.

Wie könnte der Mond Xiangliu entstanden sein?

Viele Monde großer Objekte des äußeren Sonnensystems könnten das Ergebnis früher Kollisionen sein.

In der Entstehungszeit des Sonnensystems bewegten sich wesentlich mehr größere Körper durch die heutige transneptunische Region. Zusammenstöße waren entsprechend häufiger.

Bei einer Kollision könnte Material aus Gonggong oder einem anderen beteiligten Körper herausgeschleudert worden sein. Ein Teil davon hätte in einer Umlaufbahn verbleiben und sich später zu Xiangliu sammeln können.

Eine andere Möglichkeit wäre das Einfangen eines vorbeiziehenden kleineren Körpers. Ein dauerhafter gravitativer Einfang ist jedoch ohne einen Mechanismus zur Abgabe von Energie schwierig.

Die derzeitigen Beobachtungen reichen nicht aus, um die Entstehungsgeschichte Xianglius eindeutig zu rekonstruieren.

Gerade die ungewöhnlich elliptische Bahn könnte künftig zusätzliche Hinweise liefern.

Ist Gonggong wirklich ein Zwergplanet?

Hier muss zwischen dem astronomischen Sprachgebrauch und der offiziellen Klassifikation unterschieden werden.

Gonggong wird in wissenschaftlichen Veröffentlichungen regelmäßig als Zwergplanet oder als großer Zwergplanetenkandidat behandelt. NASA bezeichnete 2007 OR10 in Veröffentlichungen zur Mondentdeckung ebenfalls als „dwarf planet“.

Die Internationale Astronomische Union führt jedoch nur Ceres, Pluto, Eris, Makemake und Haumea als offiziell benannte Zwergplaneten.

Nach der IAU-Definition muss ein Zwergplanet die Sonne umkreisen, genügend Masse besitzen, um durch die eigene Schwerkraft annähernd eine Gleichgewichtsform anzunehmen, darf kein Mond sein und hat seine Bahnumgebung nicht freigeräumt.

Bei Gonggong spricht seine Größe stark dafür, dass er sich im hydrostatischen Gleichgewicht befindet oder diesem zumindest nahekommt. Eine direkte Untersuchung seiner Form aus der Nähe gibt es jedoch nicht.

Die Bezeichnung „Zwergplanetenkandidat“ bleibt deshalb besonders präzise.

Wie kalt ist es auf Gonggong?

Gonggong erhält nur einen winzigen Bruchteil der Sonnenenergie, die auf die Erde trifft.

Seine Oberflächentemperatur liegt deshalb weit unter minus 200 Grad Celsius. Stoffe wie Wasser befinden sich dort dauerhaft als Eis. Selbst Methan und andere flüchtige Verbindungen können unter entsprechenden Bedingungen über sehr lange Zeiträume auf oder nahe der Oberfläche bestehen.

Dabei verändert sich die Temperatur im Verlauf der stark elliptischen Umlaufbahn. Wenn Gonggong näher an die Sonne gelangt, erhält er mehr Strahlung; in den äußeren Bereichen seiner Bahn sinkt die Energiezufuhr wieder erheblich.

Solche langsamen Veränderungen könnten Einfluss darauf haben, welche gefrorenen Stoffe sich an der Oberfläche halten können.

Die Prozesse laufen allerdings über Zeiträume ab, die für menschliche Maßstäbe kaum vorstellbar sind.

Gibt es echte Fotos von Gonggong?

Es gibt Aufnahmen von Gonggong – aber keine detaillierten Bilder seiner Oberfläche.

Das Hubble-Weltraumteleskop hat den Himmelskörper mehrfach fotografiert. Auf diesen Bildern erscheint er jedoch lediglich als Lichtpunkt. Auch Xiangliu ist nur als winziger Begleiter erkennbar.

Wir wissen deshalb nicht, wie Gonggongs Landschaft tatsächlich aussieht.

Ob es dort große Einschlagkrater, Ebenen, Bruchzonen, Berge oder andere Geländeformen gibt, ist unbekannt. Bilder, auf denen Gonggong als detaillierte rote Eiswelt dargestellt wird, sind künstlerische Illustrationen und keine Nahaufnahmen.

Erst eine Raumsonde könnte diese Frage beantworten.

War schon eine Raumsonde bei Gonggong?

Bislang hat keine Raumsonde Gonggong besucht.

Unser Wissen stammt vollständig aus Beobachtungen mit Teleskopen, darunter Hubble, Herschel und Kepler/K2, sowie aus spektroskopischen und thermischen Messungen.

Eine Mission in diese Region wäre technisch anspruchsvoll. Gonggong befindet sich viele Milliarden Kilometer von der Erde entfernt. Schon New Horizons benötigte fast zehn Jahre, um Pluto zu erreichen, und Gonggong kann sich deutlich weiter von der Sonne entfernt befinden.

Eine Naherkundung ist dennoch wissenschaftlich reizvoll. Sie könnte seine tatsächliche Form und Größe bestimmen, die Oberflächenzusammensetzung kartieren und erstmals Xiangliu genauer untersuchen.

Vor allem ließe sich herausfinden, was hinter der roten Oberfläche wirklich steckt.

Warum ist Gonggong wissenschaftlich interessant?

Gonggong befindet sich in einer Größenklasse, in der kleine eisige Himmelskörper beginnen, Eigenschaften ganzer Welten anzunehmen. Seine Schwerkraft ist stark genug, um einen großen Körper zu formen, er besitzt einen Mond, seine Oberfläche enthält Wassereis und möglicherweise lassen sich dort noch Spuren flüchtiger Stoffe finden.

Gleichzeitig wissen wir selbst über grundlegende Eigenschaften noch erstaunlich wenig.

Seine genaue Rotationsperiode ist nicht zweifelsfrei geklärt. Die Oberflächenchemie hinter der roten Farbe ist nur teilweise verstanden. Die Entstehung Xianglius bleibt offen, und selbst die Größenangaben änderten sich durch neue Modelle innerhalb weniger Jahre erheblich.

Gonggong zeigt damit besonders deutlich, wie unterschiedlich unser Wissen über die Welten des Sonnensystems verteilt ist. Während wir von Pluto Landschaften erkennen können, die nur wenige hundert Meter groß sind, bleibt eine mehr als 1.200 Kilometer große Welt weiter draußen im Sonnensystem im Wesentlichen ein farbiger Lichtpunkt.

Doch dieser Lichtpunkt verrät bereits einiges: eine dunkle, intensiv rötliche Oberfläche, Wassereis, einen ungewöhnlichen Mond und genügend Masse, um Gonggong zu einem ernsthaften Kandidaten für den Status eines Zwergplaneten zu machen. Der Rest seiner Geschichte wartet noch darauf, aus der Ferne entschlüsselt – oder eines Tages aus der Nähe gesehen – zu werden.

Quellen
▪︎ NASA Science – Hubble-Beobachtungen von Gonggong und seinem Mond
▪︎ NASA Jet Propulsion Laboratory – Kepler/K2- und Herschel-Untersuchungen von 2007 OR10
▪︎ Csaba Kiss et al. – The mass and density of the dwarf planet (225088) 2007 OR10
▪︎ Csaba Kiss et al. – Discovery of a satellite of the large trans-Neptunian object (225088) 2007 OR10
▪︎ András Pál et al. – Large size and slow rotation of the trans-Neptunian object (225088) 2007 OR10 discovered from Herschel and K2 observations
▪︎ Michael E. Brown, Adam J. Burgasser und Wesley C. Fraser – The surface composition of large Kuiper belt object 2007 OR10