Die meisten großen Himmelskörper des Sonnensystems sehen zumindest aus großer Entfernung annähernd kugelförmig aus. Haumea gehört nicht dazu. Der Zwergplanet im Kuipergürtel ist deutlich in die Länge gezogen und erinnert eher an einen zusammengedrückten Ball als an eine klassische kleine Welt. Dazu besitzt er zwei Monde, einen Ring und eine Oberfläche, auf der Wassereis eine wichtige Rolle spielt.

Der entscheidende Grund für seine ungewöhnliche Gestalt ist seine enorme Rotationsgeschwindigkeit. Haumea dreht sich in nur etwa vier Stunden einmal um die eigene Achse. Für einen Himmelskörper seiner Größenordnung ist das außergewöhnlich schnell. Die dabei entstehenden Fliehkräfte haben Haumea über Milliarden Jahre zu jener langgezogenen Form verformt, die ihn heute von fast allen anderen bekannten Zwergplaneten unterscheidet.

Warum ist Haumea nicht kugelförmig?

Große Himmelskörper werden normalerweise durch ihre eigene Schwerkraft in eine annähernd runde Form gezogen. Die Gravitation versucht, das Material möglichst gleichmäßig um den Schwerpunkt zu verteilen.

Bei Haumea wirkt diesem Prozess jedoch eine außergewöhnlich schnelle Rotation entgegen.

Während sich die Erde in knapp 24 Stunden einmal um ihre Achse dreht, benötigt Haumea dafür nur rund vier Stunden. Dadurch entstehen starke Fliehkräfte. Sie wirken am stärksten in den Bereichen, die am weitesten von der Rotationsachse entfernt liegen, und ziehen das Material gewissermaßen nach außen.

Haumea ist deshalb keine perfekte Kugel, sondern ein sogenanntes dreiachsiges Ellipsoid. Vereinfacht gesagt besitzt der Zwergplanet drei unterschiedlich lange Hauptachsen.

Beobachtungen einer Sternbedeckung im Jahr 2017 ermöglichten eine wesentlich genauere Bestimmung seiner Form. Dabei zeigte sich, dass Haumea noch langgestreckter ist, als frühere Modelle vermuten ließen. Die längste Achse beträgt mindestens rund 2.300 Kilometer, während die anderen Achsen deutlich kürzer sind.

Seine ungewöhnliche Form ist damit keine optische Täuschung. Sie gehört zu den charakteristischsten physikalischen Eigenschaften des Zwergplaneten.

Warum dreht sich Haumea so schnell?

Wie Haumea seine enorme Rotationsgeschwindigkeit erhielt, ist nicht endgültig geklärt. Eine Kollision in der frühen Geschichte des Sonnensystems gilt jedoch als eine der wichtigsten Erklärungen.

Haumea befindet sich im Kuipergürtel, einer weit entfernten Region jenseits der Neptunbahn, in der zahlreiche eis- und gesteinreiche Körper die Sonne umkreisen. Während der Entstehungszeit des Sonnensystems kam es dort wahrscheinlich wesentlich häufiger zu Zusammenstößen als heute.

Computermodelle zeigen, dass eine große Kollision Haumea stark beschleunigt haben könnte. Dabei könnte der Zwergplanet einen erheblichen Drehimpuls aufgenommen haben. Das würde erklären, warum er heute so schnell rotiert.

Ganz so einfach ist die Rekonstruktion allerdings nicht. Wissenschaftler versuchen gleichzeitig mehrere ungewöhnliche Eigenschaften des Haumea-Systems zu erklären: seine schnelle Rotation, seine Form, seine Monde und eine Gruppe kleiner Himmelskörper mit ähnlichen Bahnen und auffällig wasserreichen Oberflächen.

Eine mögliche Erklärung ist eine streifende Kollision zweier größerer Körper. Bei einem solchen Ereignis könnten die beteiligten Welten zunächst miteinander verschmolzen sein, während Material aus ihren äußeren Schichten herausgeschleudert wurde. Andere Modelle gehen von komplizierteren Abläufen aus.

Dass ein gewaltiges Ereignis in Haumeas Vergangenheit eine Rolle gespielt hat, gilt als plausibel. Der genaue Ablauf ist jedoch weiterhin Gegenstand der Forschung.

Wie schnell dreht sich Haumea?

Ein Tag auf Haumea dauert ungefähr 3,9 Stunden.

Damit gehört der Zwergplanet zu den am schnellsten rotierenden größeren bekannten Objekten des Sonnensystems. Würde sich Haumea wesentlich schneller drehen, könnte seine Stabilität zunehmend problematisch werden.

Die schnelle Rotation beeinflusst nicht nur seine Form. Sie ist auch für Modelle seines inneren Aufbaus wichtig. Denn aus der Kombination von Rotationsgeschwindigkeit, Masse und Form können Wissenschaftler Rückschlüsse darauf ziehen, wie das Material im Inneren verteilt sein könnte.

Frühere Modelle gingen teilweise davon aus, dass Haumea eine sehr hohe Dichte besitzt und deshalb einen besonders großen Gesteinsanteil enthalten müsse. Die 2017 beobachtete Sternbedeckung führte jedoch zu einer Neubewertung. Weil Haumea größer beziehungsweise stärker gestreckt ist als zuvor angenommen, ergibt sich eine niedrigere mittlere Dichte als in älteren Modellen.

Der Zwergplanet dürfte dennoch aus einer Mischung aus Gestein und Eis bestehen.

Wie groß ist Haumea?

Die Größe von Haumea lässt sich schwieriger mit einer einzigen Zahl beschreiben als die Größe einer nahezu kugelförmigen Welt.

Bei einer Kugel genügt ein Durchmesser. Haumea besitzt dagegen mehrere deutlich unterschiedliche Achsen. Je nachdem, aus welcher Richtung man ihn betrachtet, erscheint sein Querschnitt deshalb größer oder kleiner.

Eine 2017 veröffentlichte Untersuchung einer Sternbedeckung ergab für den beobachteten Querschnitt Achsen von ungefähr 1.704 und 1.138 Kilometern. Aus den Messungen und der bekannten Rotation ließ sich ableiten, dass die längste räumliche Achse mindestens etwa 2.322 Kilometer beträgt.

NASA gibt für Haumea einen ungefähren äquatorialen Durchmesser von rund 1.740 Kilometern an. Solche Angaben sind deshalb als vereinfachte Größenbeschreibung zu verstehen und nicht als Durchmesser einer perfekten Kugel.

Haumea gehört damit zu den größten bekannten Objekten des Kuipergürtels, bleibt aber kleiner als Pluto.

Wo befindet sich Haumea?

Haumea umkreist die Sonne jenseits des Neptun und gehört damit zu den transneptunischen Objekten des Kuipergürtels.

Seine mittlere Entfernung von der Sonne beträgt ungefähr 43 Astronomische Einheiten. Eine Astronomische Einheit entspricht dem mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne von rund 150 Millionen Kilometern.

Haumea befindet sich damit im Durchschnitt etwa 6,5 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt. Sonnenlicht benötigt ungefähr sechs Stunden, um diese Entfernung zurückzulegen.

Für einen vollständigen Umlauf um die Sonne braucht Haumea rund 285 Jahre. Seit seiner Entdeckung hat der Zwergplanet deshalb nur einen winzigen Teil seiner Sonnenrunde zurückgelegt.

Hat Haumea einen Ring?

Haumea besitzt tatsächlich einen Ring – und seine Entdeckung war eine Überraschung.

Am 21. Januar 2017 zog Haumea von der Erde aus gesehen vor einem entfernten Stern vorbei. Solche Sternbedeckungen sind für Astronomen besonders wertvoll. Wenn ein Himmelskörper das Licht eines Sterns kurz blockiert, lassen sich seine Größe und Form mit hoher Genauigkeit bestimmen.

Bei Haumea verschwand das Sternlicht jedoch nicht nur während der eigentlichen Bedeckung durch den Zwergplaneten. Vor und nach dem Hauptereignis registrierten Beobachter zusätzliche Abschwächungen.

Die Analyse zeigte, dass Haumea von einem Ring umgeben ist.

Der Ring besitzt einen Radius von ungefähr 2.287 Kilometern und ist rund 70 Kilometer breit. Seine Ebene stimmt ungefähr mit Haumeas Äquatorebene und der Umlaufebene seines größeren Mondes Hiʻiaka überein.

Damit wurde Haumea zum ersten bekannten Objekt des Kuipergürtels mit einem nachgewiesenen Ring.

Bemerkenswert ist außerdem die Beziehung zwischen Ring und Rotation. Während ein Ringteilchen Haumea einmal umrundet, dreht sich der Zwergplanet ungefähr dreimal um seine eigene Achse. Diese sogenannte 3:1-Resonanz könnte für die langfristige Struktur des Rings eine Rolle spielen.

Wie ist der Ring von Haumea entstanden?

Die Entstehung des Rings ist nicht eindeutig geklärt.

Er könnte mit derselben komplexen Entwicklung zusammenhängen, die auch Haumeas Monde und seine ungewöhnliche Rotation hervorgebracht hat. Material könnte bei einer früheren Kollision in eine Umlaufbahn gelangt sein oder später von Haumea beziehungsweise einem seiner Monde freigesetzt worden sein.

Auch Wechselwirkungen zwischen Haumea, seinen Monden und umlaufendem Material könnten die heutige Ringstruktur beeinflusst haben.

Die bloße Existenz des Rings zeigt jedoch, dass Ringsysteme keineswegs nur den großen Gas- und Eisplaneten vorbehalten sind. Auch sehr viel kleinere Welten können dauerhaft Material in ihrer Umgebung halten.

Wie viele Monde hat Haumea?

Haumea besitzt zwei bekannte Monde: Hiʻiaka und Namaka.

Beide wurden 2005 entdeckt. Hiʻiaka ist der größere und weiter außen umlaufende Mond, Namaka befindet sich näher am Zwergplaneten.

Die Namen stammen aus der hawaiianischen Mythologie. Haumea ist dort eine Göttin der Fruchtbarkeit und Geburt. Hiʻiaka und Namaka sind mit ihr verbundene mythologische Gestalten.

Die Monde sind für die Rekonstruktion der Vergangenheit Haumeas besonders wichtig. Ihre Existenz passt zu Szenarien, bei denen Material infolge einer großen Kollision in den Weltraum geschleudert wurde und anschließend zumindest teilweise in Umlaufbahnen um Haumea verblieb.

Das bedeutet allerdings nicht, dass der genaue Entstehungsprozess der Monde bereits geklärt wäre. Verschiedene Kollisionsmodelle können unterschiedliche Wege zu einem solchen System hervorbringen.

Was ist die Haumea-Familie?

Rund um Haumea gibt es noch eine weitere Besonderheit, die sich nicht direkt neben dem Zwergplaneten befindet.

Astronomen kennen mehrere kleinere Objekte im Kuipergürtel, deren Bahnen und Oberflächeneigenschaften auffällig miteinander übereinstimmen. Besonders charakteristisch ist der Nachweis von Wassereis.

Diese Gruppe wird als Haumea-Familie bezeichnet. Sie gilt als die erste eindeutig identifizierte Kollisionsfamilie unter den transneptunischen Objekten.

Die naheliegende Erklärung lautet, dass die Mitglieder dieser Familie Überreste eines gemeinsamen früheren Ereignisses sind. Bei einer Kollision könnte Material aus den eisreichen äußeren Schichten eines größeren Vorgängerkörpers herausgeschleudert worden sein.

Doch auch hier gibt es offene Fragen. Die beobachteten Geschwindigkeitsunterschiede der Familienmitglieder sind teilweise schwieriger mit einem einfachen gewaltigen Einschlag zu erklären, als zunächst angenommen wurde. Deshalb wurden verschiedene Modelle entwickelt – darunter Szenarien, bei denen sich nach einer Kollision zunächst ein großes Satellitensystem bildete, das später teilweise auseinanderbrach.

Die Haumea-Familie ist deshalb nicht nur ein Hinweis auf eine dramatische Vergangenheit. Sie ist zugleich eines der wichtigsten Werkzeuge, um diese Vergangenheit zu rekonstruieren.

Besteht Haumea aus Eis?

Haumea besteht wahrscheinlich aus einer Kombination von Gestein und Eis.

Besonders auffällig ist Wassereis an der Oberfläche. Spektroskopische Beobachtungen zeigen deutliche Merkmale von kristallinem Wassereis. Ähnliche Eigenschaften wurden auch beim größeren Mond Hiʻiaka und mehreren Mitgliedern der Haumea-Familie festgestellt.

Das ist ein wichtiger Hinweis auf die gemeinsame Geschichte dieser Objekte.

Unter der eisreichen Oberfläche dürfte Haumea jedoch einen erheblichen Gesteinsanteil besitzen. Wie genau das Innere aufgebaut ist, lässt sich aus der Ferne nur indirekt erschließen.

Die ungewöhnliche Form erschwert solche Berechnungen zusätzlich. Modelle müssen Rotationsgeschwindigkeit, Masse, dreidimensionale Form und Dichte gleichzeitig berücksichtigen.

Gibt es auf Haumea eine Atmosphäre?

Eine globale Atmosphäre aus Stickstoff oder Methan konnte bei der Sternbedeckung von 2017 nicht nachgewiesen werden.

Das unterscheidet Haumea unter anderem von Pluto, der trotz seiner geringen Größe eine dünne Atmosphäre besitzt.

Auf Haumea herrschen extrem niedrige Temperaturen. Aufgrund seiner großen Entfernung erhält der Zwergplanet nur einen winzigen Bruchteil der Sonnenenergie, die auf die Erde trifft.

Die Bedingungen gelten deshalb auch nicht als besonders vielversprechend für Leben. Dafür gibt es derzeit keinerlei Hinweise.

Über mögliche lokale oder extrem dünne Ansammlungen von Gas lässt sich deutlich weniger sagen. Eine ausgedehnte globale Atmosphäre wurde jedoch bei den bisherigen Beobachtungen nicht festgestellt.

Gibt es echte Fotos von Haumea?

Von Haumea existieren astronomische Aufnahmen, aber keine detaillierten Nahaufnahmen seiner Oberfläche.

Noch keine Raumsonde hat den Zwergplaneten besucht. Selbst mit großen Teleskopen erscheint Haumea aufgrund seiner enormen Entfernung nur sehr klein. Seine ungewöhnliche Form wurde deshalb nicht durch ein hochauflösendes Foto sichtbar, sondern unter anderem durch Veränderungen seiner Helligkeit und durch die Auswertung von Sternbedeckungen bestimmt.

Viele Darstellungen, auf denen Haumea als langgezogene, eisige Welt mit deutlich sichtbarem Ring erscheint, sind künstlerische Illustrationen oder wissenschaftliche Visualisierungen.

Wie Berge, Krater, Ebenen oder andere Landschaftsformen auf Haumea tatsächlich aussehen, wissen wir bislang nicht.

Warum ist Haumea so besonders?

Seine Form allein würde ausreichen, Haumea zu einer außergewöhnlichen Welt zu machen. Doch fast jede genauere Untersuchung bringt eine weitere Besonderheit hervor.

Haumea dreht sich in nur rund vier Stunden um seine Achse. Er ist deutlich langgestreckt. Seine Oberfläche ist reich an Wassereis. Zwei Monde begleiten ihn. Zusätzlich besitzt er einen Ring. Und im Kuipergürtel bewegt sich eine ganze Gruppe kleinerer Objekte, die offenbar mit seiner Vergangenheit verbunden ist.

Diese Eigenschaften scheinen nicht unabhängig voneinander zu sein.

Vieles deutet darauf hin, dass Haumea das Ergebnis einer gewaltsamen Entwicklung im jungen Sonnensystem ist. Eine oder mehrere Kollisionen könnten seine schnelle Rotation, Teile seines Satellitensystems und die Haumea-Familie geprägt haben. Welches Szenario sämtliche Beobachtungen am besten erklärt, ist jedoch noch nicht abschließend entschieden.

Sicher ist dagegen, warum Haumea heute so ungewöhnlich geformt ist: Seine enorme Rotation verhindert, dass die eigene Schwerkraft ihn zu einer gewöhnlichen Kugel macht.

Gerade deshalb wirkt Haumea wie eine Momentaufnahme aus der frühen Geschichte des Sonnensystems – eine Welt, deren heutige Gestalt noch immer davon erzählt, wie heftig es im Kuipergürtel vor Milliarden Jahren zugegangen sein muss.

Quellen
▪︎ NASA Science – Haumea Facts: Rotation, Größe, Monde, Ring und Aufbau
▪︎ NASA – Untersuchungen zur Entstehung und Entwicklung des Haumea-Systems
▪︎ J. L. Ortiz et al., Nature – The size, shape, density and ring of the dwarf planet Haumea from a stellar occultation
▪︎ Z. M. Leinhardt, R. A. Marcus und S. T. Stewart – The Formation of the Collisional Family around the Dwarf Planet Haumea
▪︎ C. Snodgrass et al. – Characterisation of candidate members of Haumea’s family
▪︎ C. Dumas et al. – High-contrast observations of Haumea: crystalline water ice in the Haumea system