Der erste bekannte interstellare Besucher gerät außer Kontrolle: Wie Astronomen wissen

Künstlerische Illustration des interstellaren Asteroiden 'Oumuamua. (Bildnachweis: M. Kornmesser/Europäische Südsternwarte)

Im vergangenen Herbst sauste ein gurkenförmiger Besucher durch das innere Sonnensystem. Das ungewöhnliche Objekt, das als 1I/2017 U1 'Oumuamua bekannt ist, umkreiste die Sonne, bevor es auf dem Weg zurück in den interstellaren Raum am Rande des Sonnensystems verschwand.



Aber neue Forschungen zeigen, dass es für den interstellaren Eindringling nicht reibungslos lief. Stattdessen sieht es so aus, als ob 'Oumuamua nicht durch das Sonnensystem geglitten ist, sondern wohl oder übel gestolpert ist und sich beim Weiterreisen umgedreht hat.

'Jedes Mal, wenn Sie sich 'Oumuamua ansehen, wird Ihnen eine zufällige Seite davon zugewandt', sagte Wesley Fraser von der Queen's University Belfast im Vereinigten Königreich per E-Mail gegenüber demokratija.eu. [ 'Oumuamua: Unser erster interstellarer Besucher in Fotos erklärt' ]

In Zusammenarbeit mit mehreren anderen Forschern untersuchte Fraser Beobachtungen von Astronomen auf der ganzen Welt, um zu dem Schluss zu kommen, dass das Objekt durch den Weltraum taumelt. Fraser hält es für wahrscheinlich, dass eine Kollision das Gestein zum Taumeln brachte, während es noch seinen Mutterstern umkreiste, bevor die Gravitationswechselwirkung mit einem Planeten das Objekt aus seinem Geburtssystem schleuderte.

'Ich glaube, Oumuamua wurde zuerst ins Taumeln geschickt und dann aus seinem Haus geworfen', sagte Fraser.

„Die Ergebnisse waren seltsam“

'Oumuamua Astronomen fielen zum ersten Mal am 19. Oktober 2017 ins Auge . Berechnungen ergaben, dass sich das ungewöhnliche Objekt mit etwa 85.700 mph (137.900 km/h) relativ zur Sonne bewegte – eine Geschwindigkeit, die bedeutete, dass es nur das Sonnensystem passierte und kein dauerhaftes Mitglied blieb. Teleskope auf der ganzen Welt wandten sich dem Objekt zu und versuchten, so viele Informationen wie möglich zu sammeln, bevor es das Sonnensystem für immer verließ. Der interstellare Asteroid wurde „Oumuamua“ genannt, hawaiianisch für „ein Bote aus der Ferne, der zuerst ankommt“.

Einige Merkmale waren leicht zu bestimmen. Wissenschaftler stellten fest, dass das felsige Objekt etwa 400 Meter lang ist, und ziemlich dünn — vielleicht nur 40 m breit. Es zeigte keine Anzeichen einer Aktivität, die auf Eis hindeutete, wie es ein Komet zeigen könnte, sondern schien aus festem Gestein zu bestehen. Seine Oberfläche wurde über Hunderte von Millionen von Jahren durch kosmische Strahlung gerötet, höchstwahrscheinlich auf seiner Reise durch den interstellaren Raum.

Aber nicht alles war so einfach zu bestimmen. Astronomen hatten Schwierigkeiten herauszufinden, wie sich das Objekt drehte. Da immer mehr Artikel zu diesem Thema veröffentlicht wurden, schätzte jeder eine andere Rotationsperiode.

'Normalerweise werden die veröffentlichten Rotationsperioden in einer Situation wie dieser verfeinert, wenn mehr Daten verfügbar werden, und die Werte beginnen, sich dem richtigen Wert anzunähern', sagte Fraser. 'Also war es überraschend zu sehen, dass dies bei 1l ['Oumuamua] nicht der Fall war.'

Das Ergebnis war ein Durcheinander.

'Es schien, dass niemand zustimmen konnte … und je mehr Daten hinzugefügt wurden, desto schlimmer wurden die Diskrepanzen“, sagte Fraser.

Er beschloss, alle von Astronomen auf der ganzen Welt gesammelten Informationen in einem einzigen zusammenhängenden Satz zusammenzufassen und die Rotationsperiode für sich selbst zu messen.

'Die Ergebnisse waren seltsam', sagte er.

Normalerweise, wenn ein felsiger Körper wie ein Asteroid rotiert, erzeugt es ein regelmäßiges Muster von Helligkeitsschwankungen, das Astronomen messen. Das liegt daran, dass das Objekt dem Betrachter weiterhin dasselbe Gesicht zeigt. Aber das war bei 'Oumuamua nicht der Fall; die Helligkeitsschwankungen waren unvorhersehbar, sagte Fraser.

Ähnliche Messungen können von aktiven Kometen stammen, sagte er. Staub und Gas in der Umgebung von Kometen können ihr Licht verdunkeln und eine variable Signatur erzeugen. Aber 'Oumuamua zeigte keine Anzeichen von kometenähnlicher Aktivität.

'Die einzige andere Option, die uns einfiel, war, dass es taumelte', sagte Fraser.

Er verglich das Objekt mit einem sich drehenden Tennisschläger, der mit der flachen Seite nach oben in die Luft geworfen wurde. Die Form des Schlägers führt zu einer zufälligen Taumelbewegung. [ Asteroiden-Grundlagen: Ein Weltraumfelsen-Quiz ]

Der Co-Autor der Studie, Petr Pravec, ein Astronom an der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik, modellierte die Daten und fand schnell ein funktionierendes Taumelmodell.

„Voilà! Wir hatten unsere Antwort“, sagte Fraser. 'Wir wussten, dass es wahr sein muss, aber Petr hat wirklich gezeigt, dass unsere Erwartungen der Realität entsprechen.'

Die Forschung wurde Anfang dieses Monats online in der Zeitschrift veröffentlicht Naturastronomie .

Die wechselnden Farben von 'Oumuamua

Anfangs dachte Fraser, dass der Asteroid für jeden Beobachter anders erscheint, weil er sich tatsächlich verändert. Er dachte, vielleicht könnte die Sonnenstrahlung die Oberfläche verbrennen und sie in Echtzeit verdunkeln.

'Es stellte sich heraus, dass dieser Gedanke falsch war!' er sagte. Als Fraser sich alle Daten ansah, stellte er fest, dass es nicht immer dunkler wurde. Stattdessen waren die Messungen größtenteils neutral und 'reflektierten sich wie die meisten Felsen und schmutzigen Schnee', sagte er.

Er stellte fest, dass die rötliche Messung stattdessen einem einzelnen Fleck auf einem der langen Gesichter entsprach. Aber die wechselnden Farben sind nicht die, die Sie und ich sehen würden.

'Die Unterschiede in der Oberflächenfarbe sind sehr gering und würden vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen', sagte der Astronom Meabh Hyland gegenüber demokratija.eu. Hyland und Thomas Seccull, Forscher an der Queen's University Belfast, waren Co-Autoren der Farbspektren-Papiere, auf denen Frasers Team ihre überraschende Schlussfolgerung basierte.

Stattdessen würde der rote Fleck von Oumuamua dem Rest der Oberfläche des Objekts sehr ähnlich sein.

'Nach dem, was wir aus Nahbeobachtungen von kleinen Sonnensystemkörpern wie Kometen wissen, sind sie tatsächlich sehr dunkel', sagte Seccull. 'Es ist wahrscheinlich, dass 'Oumuamua ziemlich ähnlich aussehen würde. Für das menschliche Auge würde Oumuamua wahrscheinlich auf fast der gesamten Oberfläche sehr dunkelgrau aussehen. [ Unser Sonnensystem: Eine Fototour der Planeten ]

Ein flüchtiger Blick

Trotz der relativ reibungslosen Umgebung des Weltraums ist das Taumeln kein müheloser Prozess. Im Laufe der Zeit verursacht die ungewöhnliche Rotation Spannungen und Belastungen des Himmelskörpers, sagte Fraser. Diese Spannungen verlangsamen seine Dynamik und bringen das Drehen schließlich zum Stillstand. Wie schnell ein taumelndes Objekt langsamer wird, hängt davon ab, woraus es besteht – eine Frage, die für 'Oumuamua noch in der Luft liegt.```

Wenn der interstellare Besucher überwiegend eisig ist, mit einer bestrahlten Kruste, würde eine solche Dämpfung im Laufe von etwa 1 Milliarde bis 5 Milliarden Jahren ziemlich schnell auftreten, sagte Fraser. (Zum Vergleich: Das Sonnensystem ist ungefähr 4,6 Milliarden Jahre alt.) Wenn 'Oumuamua stattdessen hauptsächlich aus Gestein besteht, könnte es Hunderte von Milliarden Jahren dauern, bis es zum Stillstand kommt.

'Unnötig zu erwähnen, dass es noch einige Zeit taumeln wird!' sagte Fraser.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten für ein Objekt wie 'Oumuamua, einen zufälligen Wirbel aufzunehmen, sagte er. Wenn Sie zu nahe an einem Planeten oder Stern vorbeifahren, kann dies einen Gravitationszug verursachen, der ihn in Drehung versetzen könnte. Auch Kometenaktionen und Drehmomente aus Strahlungskräften könnten eine Rolle spielen.

Während Fraser betonte, dass Astronomen nicht sicher sein können, wie das Taumeln tatsächlich begann, vermutet er, dass eine Kollision mit einem anderen Objekt dafür verantwortlich war.

Ein starker Absturz wäre in der riesigen Leere des interstellaren Raums unwahrscheinlich, sagte er. Es ist wahrscheinlicher, dass 'Oumuamua seine Wendung beim Durchqueren einer besiedelten Zone wie dem Asteroidengürtel unseres eigenen Sonnensystems oder dem Kuipergürtel aufgenommen hat. Später schleuderte die Interaktion mit einem riesigen Planeten ihn höchstwahrscheinlich aus dem System, ähnlich wie ein junger Jupiter frühe Trümmer aus unserem Sonnensystem warf.

„Oumuamua sollte im Mai 2018 die Umlaufbahn des Jupiter passieren, 2019 die Umlaufbahn des Saturn überschreiten und dann das Sonnensystem verlassen. Das bedeutet, dass Astronomen keinen weiteren Blick auf das ungewöhnliche Objekt werfen können.

'Der frustrierende und ebenso romantische Teil dieser ganzen Sache ist, dass wir jetzt ein ziemlich gutes Bild davon haben, wie dieses Objekt aussieht und wie es beim Durchfahren herumwackelt', sagte Fraser. 'Aber es hat eine Reihe offener Fragen hinterlassen, etwa woher es kam oder warum es zu stürzen begann, die wir nie beantworten können, weil wir es nie wieder sehen werden.'

'Oumuamua 'war das erste Objekt, das uns den Raum brachte, und wie flüchtig es uns war', sagte er.

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