Makemake

Makemake, offiziell als 136472 Makemake bezeichnet, ist ein Zwergplanet im Kuipergürtel, einer riesigen Scheibe aus eisigen Himmelskörpern jenseits der Umlaufbahn von Neptun. Es gilt als das viertgrößte transneptunische Objekt und gilt als das größte Mitglied des klassischen Kuipergürtels mit einem Durchmesser, der etwa 60 % des Durchmessers von Pluto beträgt. Seine Entdeckung erfolgte am 31. März 2005 und wurde den amerikanischen Astronomen Michael E. („Mike“) Brown, Chad Trujillo und David Rabinowitz am Palomar-Observatorium zugeschrieben. Die Identifizierung von Makemake, einem der größten von dieser Forschungsgruppe gefundenen Objekte, spielte eine wichtige Rolle bei der Neuklassifizierung von Pluto als Zwergplanet im Jahr 2006.

Makemake (Kleinplanetenbezeichnung: 136472 Makemake) ist ein Zwergplanet im Kuipergürtel, einer Scheibe aus eisigen Körpern jenseits der Umlaufbahn von Neptun. Es ist das viertgrößte transneptunische Objekt und das größte Mitglied des klassischen Kuipergürtels mit einem Durchmesser, der 60 % des Durchmessers von Pluto beträgt. Es wurde am 31. März 2005 von den amerikanischen Astronomen Michael E. („Mike“) Brown, Chad Trujillo und David Rabinowitz am Palomar-Observatorium entdeckt. Als eines der größten von diesem Team gefundenen Objekte trug die Entdeckung von Makemake zur Neuklassifizierung von Pluto als Zwergplanet im Jahr 2006 bei.

Makemake weist Oberflächeneigenschaften auf, die denen von Pluto ähneln: Es ist stark reflektierend, überwiegend von gefrorenem Methan bedeckt und weist aufgrund von Tholinen eine rotbraune Färbung auf. Es besitzt einen einzigen identifizierten, aber unbenannten Satelliten. Die Umlaufdynamik dieses Satelliten weist auf eine erhebliche axiale Neigung der Makemake-Rotation hin, was auf das Vorhandensein extremer saisonaler Schwankungen schließen lässt. Darüber hinaus liefert Makemake Hinweise auf geochemische Aktivität und Kryovulkanismus, was wissenschaftliche Spekulationen über die mögliche Existenz eines unterirdischen Ozeans mit flüssigem Wasser anregt. Auf Makemake wurde zwar gasförmiges Methan nachgewiesen, sein Ursprung – ob aus einer anhaltenden Atmosphäre oder vorübergehendem Ausgasen – bleibt jedoch ungeklärt.

Hochauflösende Bilder der Oberfläche von Makemake sind derzeit nicht verfügbar, da noch keine Raumsonde einen Nahvorbeiflug oder eine Orbitalmission durchgeführt hat. Aufgrund seiner beträchtlichen Entfernung von der Erde erscheint Makemake lediglich als stellarer Lichtpunkt, selbst wenn er mit leistungsstarken Teleskopen beobachtet wird. Wissenschaftler haben Interesse an der Entsendung einer Raumsonde zur Erforschung von Makemake geäußert, vor allem aufgrund der beobachteten geologischen Aktivität und der hypothetischen Präsenz eines unterirdischen Ozeans.

Verlauf

Discovery

Makemakes Entdeckung erfolgte im Jahr 2005 und wurde einer gemeinsamen Anstrengung der amerikanischen Astronomen Michael E. („Mike“) Brown, Chad Trujillo und David Rabinowitz zugeschrieben, die sich mit einer systematischen Suche nach wesentlichen Himmelskörpern jenseits der Umlaufbahn von Neptun beschäftigten. Die kontinuierliche Suche dieses Teams nach transneptunischen Objekten, die 2001 begann, erforderte die regelmäßige Aufnahme des Nachthimmels mithilfe einer ladungsgekoppelten Kamera, die am 1,22 Meter (48 Zoll) großen Samuel-Oschin-Teleskop am Palomar-Observatorium in Kalifornien, USA, befestigt war. Während die ersten Bilder von Makemake am 31. März 2005 mit diesem Teleskop aufgenommen wurden, identifizierte Mike Brown das Objekt erst am 3. April 2005 bei seiner Bildbegutachtung und bemerkte seine außergewöhnliche Helligkeit.

Monate vor Makemakes Identifizierung hatten Brown und seine Forschungsgruppe bereits die bemerkenswert großen transneptunischen Objekte Haumea und Eris entdeckt, die schätzungsweise beide mindestens die Größe von Pluto hatten, der damals als neunter Planet galt. Während das Team nachfolgende Beobachtungen für diese beiden Himmelskörper organisierte, beabsichtigte das Team zunächst, Makemakes Bekanntgabe auf einen Zeitraum nach Eris‘ geplanter Veröffentlichung im Oktober 2005 zu verschieben. Diese Strategie wurde jedoch durchkreuzt, als eine Gruppe unter der Leitung von José Luis Ortiz Moreno am Sierra Nevada Observatory in Spanien am 27. Juli 2005 unabhängig ihre Entdeckung von Haumea verkündete unbeabsichtigt öffentlich zugänglich gemacht und über einen Computer in der Einrichtung von Ortiz abgerufen wurden. Brown war besorgt darüber, dass die Entdeckungen von Eris und Makemake ebenfalls zunichte gemacht werden könnten, und kontaktierte am 29. Juli 2005 umgehend Brian G. Marsden vom Minor Planet Center (MPC), um ihre Ergebnisse offiziell bekannt zu geben. Anschließend veröffentlichte das MPC die Entdeckungsmeldungen für Eris und Makemake um 12.00 Uhr kalifornischer Zeit auf seiner Website, und das Central Bureau for Astronomical Telegrams folgte später am Abend diesem Beispiel. Die öffentliche Veröffentlichung dieser Objekte in Pluto-Größe löste einen umfassenden Diskurs über die Definition eines Planeten aus und zwang schließlich die Internationale Astronomische Union (IAU), eine überarbeitete Definition eines Planeten festzulegen, was im August 2006 zur Neuklassifizierung von Pluto als Zwergplanet führte.

Nomenklatur und Symbolik

Der Zwergplanet heißt Makemake, nach der Schöpfergottheit und Fruchtbarkeitsgottheit des Volkes Rapa Nui aus der Mythologie der Osterinseln. Nachdem seine Umlaufbahn genau bestimmt worden war, wurde ihm am 7. September 2005 vom MPC die Kleinplaneten-Katalognummer 136472 zugewiesen. Vor seiner offiziellen Benennung wurde Makemake durch seine vorläufige Bezeichnung 2005 FY₉ identifiziert, die ihm das MPC nach Bekanntgabe seiner Entdeckung zugeteilt hatte. Browns Team bezeichnete es auch mit dem Spitznamen „Osterhase“, der auf seine Entdeckung kurz nach Ostern verwies, und mit dem Codenamen „K05331A“, der automatisch von Browns Entdeckungssoftware generiert wurde.

Browns persönliche Berichte und Interviews zeigen die Schwierigkeit bei der Benennung von Makemake, da seine ursprünglichen Merkmale nicht ohne weiteres mit mythologischen Themen übereinstimmten. Um die Verbindung des Objekts mit Ostern aufrechtzuerhalten, erwog Brown Namen wie die angelsächsische Göttin Ēostre oder den Anishinaabe-Tricksterkaninchen Manabozho, hielt jedoch letztendlich beide für ungeeignet. Letztendlich entschieden sich Brown und sein Team für Makemake, einen Namen, der sowohl die Osterverbindung als auch die Richtlinie der IAU für die Benennung klassischer Kuipergürtelobjekte nach Schöpfergottheiten würdigte. Die IAU hat den Namen Makemake im Juli 2008 offiziell genehmigt und bekannt gegeben.

Ein einzigartiges Symbol für Makemake, ⟨⟩, wurde im Januar 2022 als U+1F77C in Unicode integriert. Die IAU rät von der Verwendung von Planetensymbolen in wissenschaftlichen Veröffentlichungen ab; Daher wird Makemakes Symbol vor allem von Astrologen übernommen. Dennoch verwendete die NASA das Symbol einmal in einer Infografik aus dem Jahr 2015. Denis Moskowitz und John T. Whelan entwarfen das Symbol von Makemake, das eine traditionelle Petroglyphe von Makemakes Gesicht darstellt, die so stilisiert ist, dass sie an den Buchstaben „M“ erinnert. Andere Astrologen haben unabhängig voneinander eigene Symbole für Makemake erstellt und verwendet, darunter ⟨⟩.

Orbitale Eigenschaften und Klassifizierung

Makemake umkreist die Sonne jenseits von Neptun und hält dabei eine durchschnittliche Entfernung von 45,5 Astronomischen Einheiten (AE) ein, was 6,81 Milliarden Kilometern oder 4,23 Milliarden Meilen entspricht. Alle 307 Jahre wird eine einzige Umlaufbahn abgeschlossen. Mit einer Exzentrizität der Umlaufbahn von 0,16 folgt Makemake einer mäßig elliptischen Bahn, nähert sich der Sonne bis auf 38,2 AE (Perihel) und entfernt sich auf eine maximale Entfernung von 52,8 AE (Aphel). Seine Bahnneigung ist mit 29° relativ zur Ekliptikebene bemerkenswert hoch.

Makemake befindet sich derzeit in der Nähe seines Aphels, dem am weitesten entfernten Punkt seiner Umlaufbahn. Im November 2025 ist er 52,7 AE von der Sonne entfernt, sein Aphel wird für Mai 2033 prognostiziert. Der Zwergplanet befindet sich derzeit deutlich über der Ekliptik und wird diese Höhe am Aphel beibehalten, wo seine ekliptische Breite 25,9° erreichen wird. Es wird vorhergesagt, dass es im Jahr 2103 die Ekliptik überqueren und im Jahr 2186 das Perihel 26° unter der Ekliptik erreichen wird. N-Körpersimulationen deuten darauf hin, dass Makemakes Umlaufbahn über Milliarden von Jahren eine langfristige Stabilität aufweist, was auf minimale signifikante Veränderungen während der verbleibenden Lebensdauer des Sonnensystems schließen lässt.

Makemake teilt die Umlaufbahneigenschaften mit zahlreichen anderen kleinen, eisigen transneptunischen Objekten insgesamt Bildung des Kuiper-Gürtels. Insbesondere wird Makemake in die „dynamisch heiße“ Population klassischer Kuipergürtelobjekte eingeordnet, die durch hohe Orbitalneigungen (i > 5°), vergleichsweise geringe Exzentrizitäten (e < 0,2) und das Fehlen einer Orbitalresonanz mit Neptun gekennzeichnet sind. Obwohl Makemake das größte Objekt des klassischen Kuipergürtels ist, macht es nur einen kleinen Teil der Gesamtmasse des Gürtels aus. Es wird angenommen, dass diese heißen Objekte im klassischen Kuipergürtel während des frühen Sonnensystems durch die Schwerkraft von Neptun gestreut wurden, was Astronomen dazu veranlasste, Makemake auch als „gestreutes“ Objekt einzustufen.

Die wissenschaftliche Gemeinschaft ist sich im Allgemeinen einig, dass Makemake ein Zwergplanet ist, was bedeutet, dass seine Masse ausreicht, damit seine Eigengravitation eine Kugelform annimmt, aber nicht ausreicht, um seine Umlaufbahn von anderen Objekten freizumachen, was durch seine Position innerhalb des Kuiper bewiesen wird Gürtel. Es war das erste Objekt, das von der IAU im Rahmen neuer Protokolle für erwartete Zwergplaneten benannt wurde, und das vierte Objekt, das seit der Einführung der Kategorie im Jahr 2006 offiziell als Zwergplanet ausgewiesen wurde (nach Ceres, Pluto und Eris). Genauer gesagt wird Makemake als Plutoid klassifiziert, eine Unterkategorie, die Zwergplaneten umfasst, die jenseits von Neptun kreisen.

Abmessungen, Morphologie und Masse

Makemake, ein Himmelskörper mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 1.430 km (890 Meilen), weist eine nahezu kugelförmige Form auf. Diese Dimension entspricht ungefähr 60 % (3⁄5) des Durchmessers von Pluto und 11 % (§78§⁄9) des Durchmessers der Erde. Damit ist Makemake nach Pluto, Eris und Haumea der viertgrößte bekannte Zwergplanet und transneptunische Objekt im Sonnensystem. Im Jahr 2011 durchgeführte Sternbedeckungsbeobachtungen ergaben, dass Makemake an seinen Polen leicht abgeflacht oder abgeflacht ist, mit einer Obergrenze des Polardurchmessers von etwa 1.420 km (880 Meilen) und einem äquatorialen Durchmesser von etwa 1.434 km (891 Meilen). Diese Messungen stimmen mit der Tatsache überein, dass Makemake eine abgeflachte Kugelkonfiguration besitzt, die als Maclaurin-Sphäroid bezeichnet wird. Eine solche Form entsteht, wenn ein Objekt ein hydrostatisches Gleichgewicht erreicht – das heißt, seine Schwerkraft reicht aus, um es zu einer Kugel zu komprimieren – und es anschließend durch seine Rotationsbewegung verformt wird.

Makemakes Masse wird auf ungefähr 2,5×10²¹ und 2,9ק1213§21 geschätzt kg, ein Wert, der aus der Umlaufzeit und der Entfernung seines Satelliten abgeleitet wird. Diese Masse macht Makemake nach Eris, Pluto und Haumea zum viertgrößten bekannten Zwergplaneten und transneptunischen Objekt im Sonnensystem. Im Vergleich zu anderen Himmelskörpern macht Makemake etwa 3,7 % der Masse des Erdmondes (oder 0,045 % der Erdmasse) und etwa 20 % der Masse von Pluto aus. Basierend auf seiner Masse und seinem durchschnittlichen Durchmesser besitzt Makemake eine durchschnittliche Oberflächengravitation von etwa 0,35 m/s§1617§ (entspricht etwa 3,6 % der Erdgravitation) und eine Oberflächenfluchtgeschwindigkeit von etwa 0,71 km/s.

Rotation

Die genaue Rotationsperiode von Makemake bleibt ungewiss, aktuelle Messungen (Stand 2025) deuten entweder auf 11,4 oder 22,8 Stunden (0,48 oder 0,95 Tage) hin. Diese Bestimmungen werden aus der Überwachung zeitlicher Schwankungen der Helligkeit von Makemake abgeleitet, die anschließend als Lichtkurve aufgezeichnet werden. Makemake weist minimale Helligkeitsschwankungen auf (0,03 Größenordnungen), was wahrscheinlich auf geringfügige Albedoschwankungen auf seiner Oberfläche zurückzuführen ist. Diese Eigenschaft erschwert die genaue Messung seiner Lichtkurve und damit seiner Rotationsperiode durch Teleskope. Beispielsweise wurden in Untersuchungen vor 2019 verschiedene mögliche Rotationsperioden vorgeschlagen, darunter 7,77, 11,24, 11,5 und 22,48 Stunden. Ab dem Jahr 2025 besteht weiterhin Unklarheit darüber, ob Makemakes Helligkeit einmal oder zweimal pro Rotation ihren Höhepunkt erreicht, so dass die endgültige Rotationsperiode entweder 11,4 Stunden oder der doppelte Wert von 22,8 Stunden beträgt.

Obwohl Makemakes axiale Neigung nicht direkt gemessen wurde, wird plausibel angenommen, dass seine Rotationsachse mit dem Pol der Umlaufebene seines Mondes übereinstimmt. Unter dieser Annahme würde Makemake eine erhebliche axiale Neigung aufweisen, die schätzungsweise zwischen 46° und 78° relativ zu seiner Sonnenumlaufbahn oder 63°–87° in Bezug auf die Ekliptik betragen würde. Zum Zeitpunkt der Entdeckung seines Mondes wäre der Äquator von Makemake auf die Sonne und die Erde ausgerichtet gewesen, was einer Tagundnachtgleiche entsprach. Diese erhebliche axiale Neigung könnte in Kombination mit der exzentrischen Umlaufbahn von Makemake ausgeprägte saisonale Schwankungen in seiner Oberflächentemperatur und Topographie hervorrufen, analog zu denen, die auf Pluto beobachtet wurden. Vorhersagen deuten darauf hin, dass Makemakes Mond Makemake entweder in den Jahren 2009–2013 oder 2023–2027 in den Schatten stellen würde, was darauf hindeutet, dass Makemake in diesen Zeiträumen möglicherweise eine Tagundnachtgleiche erlebt hat, wenn seine Rotation tatsächlich mit der Umlaufbahn seines Mondes übereinstimmt.

Geologie

Oberfläche

Aufgrund der beträchtlichen Entfernung von der Sonne weist die Oberfläche von Makemake eine außergewöhnlich niedrige Temperatur auf, die zwischen 30 und 40 K (−243 bis −233 °C; −406 bis −388 °F) liegt. In dieser kalten Umgebung bleiben bestimmte flüchtige Substanzen wie Methan als festes Eis bestehen. Astronomische Spektroskopie hat gezeigt, dass Makemakes Oberfläche überwiegend aus gefrorenem Methan besteht, ergänzt durch geringere Mengen langkettiger Kohlenwasserstoffe, darunter Ethan, Ethylen, Acetylen und verschiedene Alkane mit höherer Masse wie Propan.

Bei Betrachtung im sichtbaren Licht weist Makemakes Oberfläche eine hohe Helligkeit und Reflektivität auf und besitzt eine geometrische Albedo von 82 %, die die von Pluto übertrifft. Dieses Merkmal deutet auf eine kürzliche Ablagerung von Methan hin. Das Methaneis von Makemake weist eine erhebliche Absorption im Nahinfrarotspektrum auf, was darauf hindeutet, dass es entweder in Form ungewöhnlich großer, zentimetergroßer Pellets oder, was plausibler ist, in Form dichter Schichten gesinterter Partikel vorliegt. Gleichzeitig deuten Phasenkurvenmessungen der Raumsonde New Horizons darauf hin, dass der Regolith auf Makemakes Oberfläche aus glatten, schneeähnlichen Körnern besteht.

Die langkettigen Kohlenwasserstoffe auf Makemakes Oberfläche entstehen durch die Bestrahlung von Methan durch ultraviolettes Sonnenlicht und kosmische Strahlung, ein Prozess, der Methan zersetzt und photochemische Reaktionen auslöst. Diese photochemischen Reaktionen können kaskadieren und Methan nach und nach in Ethan, dann in Ethylen, dann in Acetylen umwandeln und letztendlich eine dunkle, rötliche Mischung aus komplexen Kohlenwasserstoffen bilden, die als Tholine bekannt sind. Diese Tholine verleihen Makemake einen rötlich-bräunlichen Farbton, eine Färbung, die der auf Pluto beobachteten ähnelt. Makemake weist eine weniger ausgeprägte Rotfärbung auf als Pluto, erscheint aber etwas röter als Eris; Diese chromatische Variation könnte auf unterschiedliche Konzentrationen von Tholinen auf diesen Zwergplaneten zurückzuführen sein. Trotz der erwarteten Verdunkelungswirkung von Tholinen behält die Oberfläche von Makemake ihre Helligkeit aufgrund einer Deckschicht aus frischem Methaneis.

Makemake weist eine große Menge an Methaneis auf, eine Eigenschaft, die Pluto und Eris gemeinsam haben; Im Gegensatz zu diesen beiden fehlt Makemake jedoch anscheinend sowohl Kohlenmonoxid- als auch Stickstoffeis. Bei Beobachtungen des James Webb-Weltraumteleskops (JWST) konnten diese beiden Eissorten auf der Oberfläche von Makemake nicht nachgewiesen werden, was auf einen Stickstoffgehalt unter 3 % und einen Kohlenmonoxidgehalt unter 1 Teil pro Million schließen lässt. Das Fehlen von Stickstoff und Kohlenmonoxid als Mischmittel ermöglicht es, dass Methaneis auf Makemake rein bleibt und sich in beträchtlichen Dicken oder Korngrößen ansammelt. Aufgrund der hohen Flüchtigkeit des Stickstoffs, die das Entweichen seiner Dämpfe aus Makemakes schwächerem Gravitationsfeld im Vergleich zu den stärkeren Gravitationskräften von Pluto und Eris erleichtert, ist mit einem Stickstoffmangel bei Makemake zu rechnen. Der Grund für Makemakes offensichtlichen Kohlenmonoxidmangel ist weniger eindeutig geklärt; Zu den möglichen Erklärungen gehören die Entfernung durch atmosphärische Entweichung, hydrothermisch bedingte geochemische Reaktionen innerhalb von Makemake oder seine Entstehung bei inhärent niedrigen Kohlenmonoxidkonzentrationen. Darüber hinaus scheinen auch Wasser- und Kohlendioxideis auf der Oberfläche von Makemake nicht vorhanden zu sein, obwohl sie als feuerfeste (nichtflüchtige) Materialien in Objekten des Kuipergürtels weit verbreitet sind; Dieses Fehlen könnte darauf zurückzuführen sein, dass dieses Eis vollständig durch flüchtige Substanzen wie Methan und seine Strahlungsnebenprodukte verdeckt ist.

Makemakes Oberfläche weist ein einheitliches Erscheinungsbild auf, das durch minimale Längsschwankungen in Albedo, Farbe und Zusammensetzung gekennzeichnet ist, ein starker Kontrast zu Plutos stark gesprenkeltem Gelände. Das Vorhandensein von Breitengradschwankungen auf der Oberfläche von Makemake bleibt unbestimmt, da ihre Entdeckung längere, kontinuierliche Beobachtungen des sich ändernden Aspektwinkels des Zwergplaneten während seiner mehrjährigen Sonnenumlaufbahn erfordert, analog zu saisonalen Veränderungen. Zwischen 2006 und 2017 zeigten Makemakes absolute Helligkeit und Lichtkurve keine Veränderungen, trotz einer ungefähren Verschiebung des Aspektwinkels um etwa 11° in diesem Zeitraum. Sollten auf Makemake Breitengradabweichungen der Oberfläche auftreten, würden diese sich wahrscheinlich als in Längsrichtung ausgerichtete Bänder manifestieren. Die Planetenforscher William M. Grundy, Alex H. Parker und ihre Mitarbeiter haben postuliert, dass Makemakes reichlich vorhandenes flüchtiges Methan zu geografischen und geologischen Merkmalen führen könnte, die denen auf Pluto ähneln. Wenn Makemake saisonale, volatile Transportprozesse erlebt, die denen von Pluto ähneln, könnte es ein in Längsrichtung gleichmäßiges Band dunkler Materie erzeugen, ähnlich wie Plutos Belton Regio. Wenn Makemake hingegen über eine nicht-globale Atmosphäre verfügt, die auf seiner Oberfläche gefroren ist, könnten seine Äquatorregionen hell und mit Frost bedeckt sein, während seine Polargebiete dunkler erscheinen könnten. Saisonale Sublimation und Ablagerung von Methan könnten möglicherweise zur Bildung von klingenförmigem Gelände oder sogar großen, konvektierenden Gletschern führen, die an Plutos Sputnik Planitia erinnern. Es wird nicht erwartet, dass es in Makemake Berge mit einer Höhe von mehr als 10 km (6,2 Meilen) geben wird.

Interne Struktur und potenzielle geologische Aktivität

Makemake besitzt eine Schüttdichte von ungefähr 1,76 g/cm³ (mit einer Unsicherheit von ±0,17 g/cm§9^10§), ein Wert, der mit anderen transneptunischen Zwergplaneten wie Pluto, Gonggong und Quaoar vergleichbar ist. Diese Dichte deutet auf eine innere Zusammensetzung hin, die überwiegend aus Wassereis und Gestein besteht, ähnlich wie bei diesen anderen Zwergplaneten. Die beträchtliche Größe von Makemake deutet auf ein wahrscheinlich differenziertes Inneres hin, das aus einem felsigen Kern besteht, der von Eisschichten umhüllt ist. Planetenforscher gehen davon aus, dass Makemakes Inneres genügend Radionuklide und Urwärme speichert, um einen unterirdischen Ozean mit flüssigem Wasser zu erhalten oder möglicherweise noch zu erhalten. Erhöhte innere Hitze in Makemake könnte möglicherweise zu geologischen Phänomenen, einschließlich Kryovulkanismus, führen.

Die vom JWST durchgeführte Spektroskopie hat auf der Oberfläche von Makemake schwere Isotopologe von Methan identifiziert, insbesondere solche, die Deuterium (D oder ²H) und Kohlenstoff-13 (¹³C) enthalten. Aus diesen Beobachtungen haben Astronomen ein Deuterium-zu-Wasserstoff-Verhältnis (D/H) von (2,9±0,6)×10⁻⁴ und ein §1415§C/§1617§C-Verhältnis von 0,010±0,003 ermittelt. Während das §2425§C/§2627§C-Verhältnis von Makemake mit den Werten anderer Körper des Sonnensystems übereinstimmt, weist sein D/H-Verhältnis eine bemerkenswerte Divergenz auf: Es ist erheblich niedriger als die D/H-Verhältnisse von Methan in Kometen, aber vergleichbar mit den D/H-Verhältnissen von Wasser in Kometen. Planetenforscher schlagen vor, dass das verringerte D/H-Verhältnis von Makemake auf ein warmes Inneres hinweist, das durch aktive hydrothermale Geochemie gekennzeichnet ist. Diese Interpretation legt nahe, dass Makemakes an Deuterium abgereichertes Methan seinen Wasserstoff möglicherweise durch geochemische Reaktionen im Untergrundwasser erhalten hat, die erhöhte Temperaturen von etwa 150 °C (302 °F) erfordern und eine anhaltende Wärme aus Makemakes Kern erfordern. In diesem Rahmen könnte Makemakes Untergrundwasser entweder als flüssiges Wasser oder als konvektives festes Eis vorliegen, wobei intern erzeugtes Methan möglicherweise durch Ausgasungen oder kryovulkanische Eruptionen an die Oberfläche wandert. Dennoch geht eine alternative Hypothese davon aus, dass das deuteriumarme Methan von Makemake ursprünglich sein könnte und durch Akkretion direkt aus dem protosolaren Nebel entstanden ist, was impliziert, dass interne geochemische Aktivität möglicherweise keine Voraussetzung für seine Anwesenheit ist.

Makemake weist eine ungewöhnlich hohe Emission von Strahlung im mittleren Infrarot im Vergleich zum fernen Infrarot auf, ein Phänomen, das seit seiner ersten Entdeckung durch die Astronomen zu unterschiedlichen Interpretationen von Astronomen geführt hat Spitzer-Weltraumteleskop im Jahr 2008. Frühe Hypothesen deuteten darauf hin, dass Makemakes überschüssige Emission im mittleren Infrarot von einem Mosaik dunkler, warmer Regionen mit hellem, kaltem Gelände herrührte (eine Theorie, die später bei der Entdeckung um den Mond erweitert wurde); Dieses Modell konnte jedoch die Infrarotemission von Makemake über verschiedene Wellenlängen oder seine minimalen Helligkeitsschwankungen nicht genau berücksichtigen. Im Jahr 2025 brachten Csaba Kiss und Kollegen eine alternative Erklärung vor und schlugen vor, dass Makemakes übermäßige Emission im mittleren Infrarotbereich entweder von einem kryovulkanischen Hotspot mit Temperaturen um 150 K (−123 °C; −190 °F) oder einem Orbitalring aus winzigen kohlenstoffhaltigen Staubpartikeln herrühren könnte. Die Hypothese eines kryovulkanischen Hotspots wird derzeit bevorzugt, vor allem weil ein Staubring der beschriebenen Art unter dem Druck der Sonnenstrahlung schnell destabilisieren würde; Dennoch könnte ein solcher Ring theoretisch aufrechterhalten werden, wenn kryovulkanische Eruptionen in der Lage wären, kohlenstoffhaltigen Staub in die Umlaufbahn von Makemake zu schleudern. Dieser hypothetische kryovulkanische Hotspot könnte möglicherweise eine thermische Energieabgabe freisetzen, die mit der der Südpol-Geysire auf dem Saturnmond Enceladus vergleichbar ist, und könnte Kryolava aus Ammoniak und verschiedenen in flüssigem Wasser gelösten Salzen ausstoßen. Die genaue Lage dieses kryovulkanischen Hotspots auf der Oberfläche von Makemake bleibt ungeklärt, obwohl seine geschätzte Abdeckungsfläche etwa 350 km§56§ (140 mi§1112§) beträgt, was einem Kreis mit einem Radius von etwa 10 km oder 6,2 Meilen entspricht.

Atmosphärische Präsenz oder Ausgasungsphänomene

Eine vom JWST im Jahr 2025 durchgeführte spektroskopische Analyse bestätigte die Existenz von gasförmigem Methan auf Makemake, das eine Fluoreszenz im nahen Infrarot aufweist, die aus der Absorption von Sonnenlicht resultiert. Damit ist Makemake nach Pluto das zweite transneptunische Objekt, für das die Anwesenheit von Gas endgültig nachgewiesen wurde. Dennoch besteht weiterhin Unklarheit darüber, ob Makemakes Methangas eine gravitativ gebundene Atmosphäre darstellt oder ein vorübergehendes Ausgasen (oder sogar Entweichen) von seiner Oberfläche darstellt, das möglicherweise durch die Sublimation von Methaneis oder kryovulkanische Wolken verursacht wird. Theoretisch verfügt Makemake über ausreichend Masse und ausreichend niedrige Temperaturen, um eine Atmosphäre aus Methan oder Stickstoff aufrechtzuerhalten; JWST-Beobachtungen deuten jedoch auf ein offensichtliches Fehlen von Stickstoffgas hin, was darauf hindeutet, dass der Großteil davon bereits durch atmosphärisches Entweichen verloren gegangen ist.

Sollte das auf Makemake entdeckte Methangas vollständig in einer gravitativ gebundenen Atmosphäre eingeschlossen sein, würde der atmosphärische Oberflächendruck etwa 10 Pikobar (1 Mikropascal) betragen. Dieser Druck ist 100 Milliarden Mal niedriger als der atmosphärische Druck der Erde und 1 Million Mal niedriger als der von Pluto. Beobachtungen von Makemakes Sternbedeckung im Jahr 2011 zeigten jedoch keine solch extrem dünne Atmosphäre, was die Schlussfolgerung untermauert, dass Makemake keine signifikante globale Atmosphäre von mehr als 4–12 Nanobars (0,4–1,2 Millipascal) aufweist. Die hypothetische dünne Atmosphäre würde eine Temperatur von etwa 40 K (–233,2 °C; –387,7 °F) aufrechterhalten, was geringfügig über dem Sublimationspunkt von Methan beim entsprechenden Oberflächendruck liegt. Dies deutet darauf hin, dass die potenzielle Atmosphäre von Makemake durch die Sublimation des auf seiner Oberfläche vorhandenen Methaneises aufrechterhalten werden könnte. Angesichts der exzentrischen Umlaufbahn von Makemake könnte seine mutmaßliche Atmosphäre mit unterschiedlichen Entfernungen von der Sonne schwanken; Während des wärmeren Perihels könnte es beispielsweise in Makemake zu einer verstärkten Methansublimation, aber auch zu einem möglichen Austritt aus der Atmosphäre kommen.

Wenn umgekehrt das von JWST identifizierte Methangas ausschließlich aus Ausgasungen stammt, bedeutet dies, dass Makemake etwa 266 kg (586 lb) Methan pro Sekunde aus 4–30 % seiner Gesamtoberfläche ausstößt. Die Geschwindigkeit dieses ausgegasten Methans und damit seine Fähigkeit, der Anziehungskraft von Makemake zu entkommen, bleibt unbestimmt. Sollte Methangas entweichen, würde es wahrscheinlich eine kometenähnliche Koma erzeugen, die Makemake umhüllt. Die prognostizierte Massenverlustrate ist vergleichbar mit den auf Enceladus beobachteten Wasserfahnen (300 kg/s oder 660 lb/s), und der begrenzte Bereich der Methanemission könnte mit Makemakes hypothetischem kryovulkanischen Hotspot zusammenhängen. Es wird angenommen, dass das Ausgasen von kryovulkanischem Methan ein häufiges Phänomen bei transneptunischen Zwergplaneten, einschließlich Makemake, ist.

Satelliten und potenzielle Ringsysteme

S/2015 (136472) 1

Makemake besitzt einen einzigen bekannten natürlichen Satelliten, der vorläufig als S/2015 (136472) 1 bezeichnet und informell als „MK 2“ bezeichnet wird. Dieser Mond wurde von den Astronomen Alex H. Parker, Marc W. Buie, William M. Grundy und Keith S. Noll in Bildern identifiziert, die am 27. April 2015 vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurden, und seine Entdeckung wurde am 26. April 2016 öffentlich bekannt gegeben. S/2015 (136472) 1 erscheint etwa 1.300 Mal (7,8 Größenordnungen) schwächer als Makemake im sichtbaren Bereich Licht. Seine vermutlich sehr dunkle Oberfläche und sein geschätzter Durchmesser von 175 km (109 Meilen) sind vermutlich für einen Teil der von Makemake beobachteten überschüssigen Strahlung im mittleren Infrarot verantwortlich. Der Satellit befindet sich wahrscheinlich auf einer kreisförmigen Umlaufbahn um Makemake, die durch eine Umlaufperiode von 18 Tagen und eine große Halbachse von 22.250 ± 780 km (13.830 ± 480 Meilen) gekennzeichnet ist.

Zum Zeitpunkt seiner Entdeckung war die Umlaufbahn von S/2015 (136472) 1 von erdgestützten Observatorien aus gesehen nahezu seitlich ausgerichtet. Dadurch sieht es so aus, als würde der Mond durch Makemake wandern oder von ihm verdeckt werden. Während diese seitliche Ausrichtung die Abbildung von S/2015 (136472) 1 durch Teleskope erschwerte, bot sie gleichzeitig Möglichkeiten für den Mond, Makemake zu verfinstern und zu verdecken. Vorhersagen deuten darauf hin, dass der Mond Makemake zwischen 2009 und 2013 verfinstert haben könnte oder dies möglicherweise zwischen 2023 und 2027 tun könnte. Bis 2025 wurden offiziell keine Finsternisse im Zusammenhang mit S/2015 (136472) 1 gemeldet.

Möglichkeit zusätzlicher Satelliten

Mit dem Hubble-Weltraumteleskop durchgeführte Aufnahmen zeigen, dass Makemake in Entfernungen über 30.000 km (19.000 Meilen) keine zusätzlichen Monde besitzt, die heller als die scheinbare Helligkeit von 26,9 sind (ungefähr 10 Helligkeiten schwächer als Makemake). Größere Satelliten könnten jedoch unentdeckt bleiben, wenn ihre Umlaufbahnen außergewöhnlich nahe an Makemake liegen. Astronomen haben die Hypothese, dass Makemake einen zusätzlichen dunklen Mond beherbergt, der größer als S/2015 (136472) 1 ist, als mögliche Erklärung für die übermäßige Emission des Zwergplaneten im mittleren Infrarotbereich und seine scheinbar langsame Rotation in Betracht gezogen. Dennoch wurde dieser Vorschlag aufgrund der Forderung nach einer unplausibel großen Satellitengröße weitgehend verworfen.

Möglichkeit von Ringsystemen

Es ist derzeit nicht bekannt, dass Makemake irgendwelche Ringe besitzt. Ringe, die entfernte Himmelskörper umkreisen, sind typischerweise zu klein und zu schwach für direkte Teleskopaufnahmen, sodass ihre Entdeckung durch Beobachtungen von Sternbedeckungen erforderlich ist. Trotzdem wurden während der Sternbedeckung von Makemake im Jahr 2011 keine Ringe identifiziert. Sollten Ringe um Makemake existieren, könnte ihre wahrscheinliche äquatoriale, seitliche Ausrichtung, ähnlich der von S/2015 (136472) 1, dazu geführt haben, dass sie während der Bedeckung im Jahr 2011 nicht nachweisbar waren. Die Hypothese eines Rings um Makemake wurde als mögliche Erklärung für seine anomale Emission im mittleren Infrarot untersucht. Diese Erklärung wurde jedoch weitgehend zurückgewiesen, da ein solcher Ring aus außergewöhnlich winzigen (~100 nm) Staubpartikeln bestehen müsste, was ihn innerhalb von etwa zehn Jahren für einen schnellen Zerfall durch den Druck der Sonnenstrahlung anfällig machen würde. Nichtsdestotrotz könnte die dauerhafte Existenz eines solchen Rings um Makemake möglich sein, wenn der Zwergplanet Hirtenmonde besitzt, eine kontinuierliche Staubauffüllung durch Partikel- und kleine Mondkollisionen erfährt oder kryovulkanische Aktivität aufweist, die Staub in die Umlaufbahn schleudert.

Ursprung

Im Einklang mit anderen Zwergplaneten des Kuipergürtels wird angenommen, dass Makemake vor etwa 4,5 Milliarden Jahren in den frühen Stadien der Entwicklung des Sonnensystems entstanden ist. Die vorherrschende Hypothese legt nahe, dass sich Zwergplaneten des Kuipergürtels zunächst als kleine Planetesimale bildeten und sich durch die Ansammlung von Umgebungsmaterial und anderen Planetesimalen über mehrere Millionen Jahre hinweg allmählich zu ihren heutigen Abmessungen ausdehnten. Die prägende Umgebung von Makemake muss ausreichend niedrige Temperaturen aufrechterhalten haben, um die Kondensation flüchtiger Verbindungen wie Methan zu festen Zuständen zu erleichtern, was anschließend zur Akkretion des Zwergplaneten beitrug. Dennoch könnte es bei Makemake während der Akkretionsphase zu einer Erschöpfung seines ursprünglichen Methans gekommen sein, möglicherweise aufgrund seiner anfänglichen geringeren Masse und erhöhten Temperatur, die auf häufige Einschlagereignisse und eine erhöhte Sonneneinstrahlung zurückzuführen sind. Darüber hinaus geht eine Hypothese davon aus, dass eine bedeutende Kollision mit einem anderen Himmelskörper in der Vergangenheit von Makemake zur Entstehung seines Mondes S/2015 (136472) 1 geführt haben könnte.

Eine Hypothese aus dem Jahr 2020, die aus aktualisierten Entstehungsmodellen des Sonnensystems abgeleitet wurde (aufbauend auf dem Modell von Nizza aus dem Jahr 2005, das erstmals ein vergleichbares Szenario vorschlug), legt nahe, dass mehrere zehn Millionen Jahre nach dem Sonnensystem entstanden sind Entstehung: Gravitationswechselwirkungen zwischen den Gasriesen führten zu Neptuns abrupter Auswanderung. Diese Wanderung trieb Neptun in eine beträchtliche zirkumstellare Scheibe, die zwischen 15 und 30 AE von der Sonne entfernt liegt, und führte zur gravitativen Zerstreuung zahlreicher darin befindlicher Objekte. Das Modell geht davon aus, dass fast alle Objekte des Kuipergürtels, einschließlich Makemake, ursprünglich innerhalb dieser zirkumstellaren Scheibe in heliozentrischen Entfernungen entstanden, die näher an ihren aktuellen Standorten liegen. Es wird angenommen, dass die anschließende Zerstreuung dieser Scheibe neben der zerstreuten Scheibe auch die zeitgenössischen resonanten und „heißen“ klassischen Populationen des Kuipergürtels (wo Makemake derzeit gefunden wird) erzeugt hat.

Beobachtung und Erkundung

Beobachtung

Bezüglich seiner visuellen absoluten Größe ist Makemake das dritthellste bekannte transneptunische Objekt und wird nur von Eris und Pluto übertroffen. Seine beträchtliche Eigenleuchtkraft ist auf seine beträchtliche Größe und die stark reflektierende Oberfläche zurückzuführen. Umgekehrt ist Makemake in Bezug auf die sichtbare scheinbare Helligkeit nach Pluto das zweithellste transneptunische Objekt, das von der Erde aus beobachtet werden kann, ein Unterschied aufgrund seiner größeren Nähe zur Sonne im Vergleich zu Eris. Makemake erreicht während seiner Oppositionszeit von März bis April seine maximale scheinbare Helligkeit, etwa Magnitude 17, und ist daher mit modernen Amateurteleskopen erkennbar. Aufgrund seiner enormen Entfernung von der Erde weist Makemake einen winzigen Winkeldurchmesser von etwa 38 Millibogensekunden auf, sodass Teleskope es nicht über einen stellaren Lichtpunkt hinaus auflösen können. Seit seiner Entdeckung befindet sich Makemake im nördlichen Sternbild Coma Berenices und wird voraussichtlich Ende 2028 in das Sternbild Bootes übergehen.

Trotz seiner beträchtlichen Helligkeit unter den transneptunischen Objekten erfolgte die Entdeckung von Makemake relativ spät, da zahlreiche schwächere Gegenstücke erst später datiert wurden. Diese Verzögerung ist auf Makemakes stark geneigte Umlaufbahn zurückzuführen, die ihn deutlich außerhalb der Ekliptikebene positioniert, einer Region, die bei früheren Himmelsdurchmusterungen weitgehend unerforscht war. Obwohl mehrere Untersuchungen Makemake versehentlich Jahre vor seiner offiziellen Entdeckung entdeckten, blieben diese Beobachtungen, die als „Vorfunde“ bezeichnet werden, bis zu einer späteren Analyse unerkannt. Der früheste identifizierte Vorfund von Makemake stammt von einer fotografischen Platte, die am 29. Januar 1955 am Palomar-Observatorium aufgenommen wurde, mehr als fünf Jahrzehnte vor seiner Entdeckung, was ungefähr 16 % der Umlaufzeit von Makemake ausmacht.

Während Makemake die Himmelssphäre durchquert, kann es gelegentlich vor einem Hintergrundstern vorbeiziehen und dessen Licht aus der Perspektive der Erde vorübergehend verdecken, ein Ereignis, das als Stern bezeichnet wird Bedeckung. Solche Bedeckungen durch Makemake bieten wertvolle Einblicke in seine physikalischen Eigenschaften, einschließlich seiner Form und der möglichen Präsenz einer Atmosphäre. Ihre genaue Vorhersage ist jedoch aufgrund der großen Entfernung des Zwergplaneten von der Erde schwierig, was zu erheblichen Unsicherheiten in seinen genauen Positionsdaten führt. Darüber hinaus sind Sternbedeckungen mit Beteiligung von Makemake selten, da sich der Zwergplanet in einer Himmelsregion befindet, die durch eine spärliche Sternenverteilung gekennzeichnet ist. Bis zum Jahr 2025 konnten Astronomen nur eine einzige Sternbedeckung durch Makemake erfolgreich vorhersagen und nachweisen. Dieses einzigartige beobachtete Ereignis ereignete sich am 23. April 2011 und lieferte sieben positive Entdeckungen von sechzehn teilnehmenden Teleskopen, die strategisch über ganz Südamerika verteilt waren.

Exploration

Bisher hat keine Raumsonde einen Nahbereichsflug durchgeführt. Makemake gilt als attraktives Ziel für die Erkundung, vor allem aufgrund der möglichen Existenz eines unterirdischen Ozeans, der anhaltende geologische Aktivität aufweist. Die Untersuchung eines transneptunischen Objekts wie Makemake würde das Verständnis der Entstehungs- und Evolutionsprozesse des Sonnensystems erheblich verbessern.

Eine von Ryan McGranaghan und seinen Mitarbeitern im Jahr 2011 durchgeführte Untersuchung schätzte, dass eine Vorbeiflugmission an Makemake unter Verwendung einer Jupiter-Schwerkraftunterstützung in etwas mehr als 16 Jahren abgeschlossen sein könnte, vorausgesetzt, der Starttermin ist der 24. August 2036. Bei der Ankunft der Raumsonde würde Makemake etwa 52,3 AE von der Sonne entfernt. Kürzlich schlug eine Studie der University of Tennessee aus dem Jahr 2024 vor, dass der Einbau einer angetriebenen Jupiter-Schwerkraftunterstützung die Reisezeit für eine Makemake-Vorbeiflugmission auf 9,6 bis 16,4 Jahre verkürzen könnte, abhängig von der Nutzlastmasse des Raumfahrzeugs. Diese Methode der motorischen Schwerkraftunterstützung wäre für die Starttermine 22. August 2036 und 27. September 2048 am vorteilhaftesten.

In einer Studie aus dem Jahr 2019 identifizierten Amanda Zangari und ihr Team mehrere potenzielle Vorbeiflugbahnen an Makemake und berücksichtigten dabei verschiedene Manöver zur Schwerkraftunterstützung und überschüssige Startenergien. Für Startfenster von 2025–2027 oder 2036–2039 könnte eine einzige Jupiter-Schwerkraftunterstützung die Ankunft einer Raumsonde in Makemake in 12,8–23,6 bzw. 11,6–19,2 Jahren erleichtern. Alternativ könnte eine einzelne Saturn-Schwerkraftunterstützung einen schnelleren Transit für Starts mit geringerer Energie bieten; Konkret könnte ein Raumschiff bei Startterminen zwischen 2032–2033 oder 2036–2040 Makemake in 19,2–22,5 bzw. 12,8–19,1 Jahren erreichen. Darüber hinaus könnte eine Mission, die die Schwerkraftunterstützung von Jupiter und Saturn nutzt, bei Startdaten von 2037 bis 2049 innerhalb von 16,8 bis 17,3 Jahren bei Makemake ankommen.

Die Raumsonde New Horizons führte im Oktober 2007 und Januar 2017 Fernbeobachtungen von Makemake aus einer Entfernung von 52 AE bzw. 70 AE durch. Die ausgehende Flugbahn der Raumsonde durch den Kuipergürtel ermöglichte Beobachtungen von Makemake bei hohen Phasenwinkeln, die sonst von der Erde aus nicht möglich wären. Diese einzigartigen Beobachtungen erleichterten die Bestimmung der Oberflächenlichtstreuungseigenschaften von Makemake und seines Phasenkurvenverhaltens.

Notizen

Notizen

Referenzen

Eine Podcastfolge mit dem Titel „Geothermische Aktivität auf den eisigen Zwergplaneten Eris und Makemake“, moderiert vom Planetary Radio der Planetary Society, wurde am 6. März 2024 ausgestrahlt.

• Geothermische Aktivität auf den eisigen Zwergplaneten Eris und Makemake – Podcast Planetary Radio, moderiert von The Planetary Society (6. März 2024)
• Eine Videoaufzeichnung der Vorlesung des Kavli-Preisträgers 2012 mit dem Titel „Tales From the Outer Solar System“, gehalten von Michael E. Brown.
• Himmelskarten und Koordinatendaten für Makemake sind bei The Sky Live verfügbar.
• Ein Bild von Makemake aus einer Precovery-Beobachtung, aufgenommen mit dem 1,06-Meter-Teleskop des Kleť-Observatoriums am 20. April 2003.
• Ein Bild von Makemake, das am 18. Februar 2010 vom Keck-1-Teleskop aufgenommen wurde und Mike Brown zugeschrieben wird.
• Daten zu Makemake sind über die AstDyS-2, Asteroids – Dynamic Site zugänglich.