Könnte Oumuamua ein außerirdisches Sonnensegel sein?

Am 19. Oktober 2017 kündigte das Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System-1 (Pan-STARRS-1) auf Hawaii den ersten Nachweis eines interstellaren Asteroiden mit dem Namen 1I/2017 U1 (alias „Oumuamua) an. In den folgenden Monaten wurden mehrere Folgebeobachtungen durchgeführt, die es den Astronomen ermöglichten, sich ein besseres Bild von seiner Größe und Form zu machen, und gleichzeitig aufzeigten, dass er sowohl die Eigenschaften eines Kometen als auch eines Asteroiden hatte.

Interessanterweise gab es auch einige Spekulationen, dass Oumuamua aufgrund seiner Form tatsächlich ein interstellares Raumschiff sein könnte (Breakthrough Listen überwachte es sogar auf Anzeichen von Radiosignalen!). Eine neue Studie eines Astronomenpaares vom Harvard Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) geht noch einen Schritt weiter und legt nahe, dass Oumuamua tatsächlich ein leichtes Segel außerirdischen Ursprungs sein könnte.

Die Studie – „Could Solar Radiation Pressure Explain „Oumuamua’s Peculiar Acceleration?“, die kürzlich online erschien – wurde von Shmuel Bialy und Prof. Abraham Loeb durchgeführt. Während Bialy als Postdoc am Institute for Theory and Computation (ITC) der CfA forscht, ist Prof. Loeb Direktor des ITC, der Frank B. Baird Jr. Professor of Science an der Harvard University und Vorsitzender des Breakthrough Starshot Advisory Committee.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Oumuamua 40 Tage nach seinem nächsten Durchgang zur Sonne (am 9. September 2017) von der Pan-STARRS-1-Umfrage entdeckt wurde. Zu diesem Zeitpunkt war es etwa 0,25 AU von der Sonne (ein Viertel der Entfernung zwischen Erde und Sonne) entfernt und bereits auf dem Weg aus dem Sonnensystem. In dieser Zeit stellten Astronomen fest, dass es eine hohe Dichte zu haben schien (was auf eine felsige und metallische Zusammensetzung hinweist) und dass es sich schnell drehte.

Während es keine Anzeichen von Ausgasung zeigte, als es in der Nähe unserer Sonne vorbeikam (was darauf hindeutet, dass es sich um einen Kometen handelte), konnte ein Forschungsteam Spektren erhalten, die darauf hindeuteten, dass Oumuamua eisiger war, als vorher angenommen. Dann, als es anfing, das Sonnensystem zu verlassen, machte das Hubble-Weltraumteleskop einige endgültige Bilder von Oumuamua, die ein unerwartetes Verhalten zeigten.

Nach der Untersuchung der Bilder entdeckte ein weiteres internationales Forscherteam, dass Oumuamua die Geschwindigkeit erhöht hatte, anstatt wie erwartet zu verlangsamen. Die wahrscheinlichste Erklärung, so behaupteten sie, sei, dass Oumuamua durch Solarwärme (auch bekannt als Ausgasung) Material von seiner Oberfläche ablasse. Die Freisetzung dieses Materials, das mit dem Verhalten eines Kometen übereinstimmt, würde Oumuamua den stetigen Schub geben, den es braucht, um diesen Geschwindigkeitsschub zu erreichen.

Bialy und Loeb bieten dazu eine Gegenerklärung an. Wenn Oumuamua tatsächlich ein Komet wäre, warum hat es dann keine Ausgasung erfahren, wenn es unserer Sonne am nächsten war? Darüber hinaus zitieren sie andere Forschungen, die zeigten, dass, wenn die Ausgasung für die Beschleunigung verantwortlich wäre, dies auch eine schnelle Entwicklung des Spin von Oumuamua bewirkt hätte (was nicht beobachtet wurde).

Im Grunde betrachten Bialy und Loeb die Möglichkeit, dass Oumuamua tatsächlich ein leichtes Segel sein könnte, eine Form von Raumschiff, das auf Strahlungsdruck angewiesen ist, um Antrieb zu erzeugen – ähnlich dem, woran Breakthrough Starshot arbeitet. Ähnlich wie bei Starshot geplant, kann dieses Lichtsegel von einer anderen Zivilisation geschickt werden, um unser Sonnensystem zu untersuchen und nach Lebenszeichen zu suchen. Wie Prof. Loeb dem Universum heute per E-Mail erklärte:

„Wir erklären die übermäßige Beschleunigung von `Oumuamua von der Sonne weg als Folge der Kraft, die das Sonnenlicht auf seine Oberfläche ausübt. Damit diese Kraft die gemessene Überschussbeschleunigung erklären kann, muss das Objekt extrem dünn sein, von einem Bruchteil eines Millimeters Dicke, aber Dutzenden von Metern Größe. Dies macht das Objekt leicht für seine Oberfläche und ermöglicht es ihm, als Lichtsegel zu fungieren. Sein Ursprung kann entweder natürlich (im interstellaren Medium oder in den Proto-Planetenscheiben) oder künstlich (als Sonde für eine Aufklärungsmission in den inneren Bereich des Sonnensystems) sein.“

Darauf aufbauend berechneten Bialy und Loeb die wahrscheinliche Form, Dicke und das Massen/Flächen-Verhältnis, das ein solches künstliches Objekt haben würde. Sie versuchten auch zu bestimmen, ob dieses Objekt im interstellaren Raum überleben kann und ob es den Zugspannungen durch Rotations- und Gezeitenkräfte standhalten kann oder nicht.

Sie fanden heraus, dass ein nur einen Bruchteil eines Millimeters dickes (0,3-0,9 mm) Segel ausreichen würde, damit ein Blatt aus festem Material die Reise durch die gesamte Galaxie übersteht – allerdings hängt dies stark von der Massendichte von Oumuamua ab (die nicht gut ausgebildet ist). Ob dick oder dünn, dieses Segel wäre in der Lage, Kollisionen mit Staubkörnern und Gasen, die das interstellare Medium durchdringen, sowie Zentrifugal- und Gezeitenkräften standzuhalten.

Was ein außerirdisches Lichtsegel in unserem Sonnensystem bewirken würde, bieten Bialy und Loeb einige mögliche Erklärungen dafür. Zuerst schlagen sie vor, dass die Sonde tatsächlich ein totes Segel sein kann, das unter dem Einfluss von Schwerkraft und Sternenstrahlung schwimmt, ähnlich wie Trümmer von Schiffswracks, die im Ozean schwimmen. Dies würde helfen zu erklären, warum Breakthrough Listen keine Hinweise auf Funkübertragungen fand.

Loeb veranschaulichte diese Idee in einem kürzlich erschienenen Artikel, den er für Scientific American geschrieben hatte, wo er vorschlug, dass Oumuamua der erste bekannte Fall eines künstlichen Reliktes sein könnte, das aus dem interstellaren Raum in unser Sonnensystem schwebte. Außerdem stellt er fest, dass Lichtschranken mit ähnlichen Abmessungen von Menschen entworfen und gebaut wurden, darunter das in Japan entworfene IKAROS-Projekt und die Starshot-Initiative, an der er beteiligt ist.

„Diese Gelegenheit schafft eine potenzielle Grundlage für eine neue Grenze der Weltraumarchäologie, nämlich die Erforschung von Relikten aus vergangenen Zivilisationen im Weltraum“, schrieb Loeb. „Die Suche nach Beweisen für Weltraummüll künstlichen Ursprungs würde eine positive Antwort auf die uralte Frage „Sind wir allein?“ geben. Das hätte dramatische Auswirkungen auf unsere Kultur und würde der Bedeutung menschlicher Aktivitäten eine neue kosmische Perspektive verleihen.“

Andererseits, wie Loeb heute dem Universum sagte, könnte Oumuamua ein aktives Stück außerirdischer Technologie sein, das unser Sonnensystem erforscht, so wie wir hoffen, Alpha Centauri mit Starshot und ähnlichen Technologien zu erforschen:

„Die Alternative ist, sich vorzustellen, dass Oumuamua sich auf einer Erkundungsmission befand. Der Grund, warum ich die Erkundungsmöglichkeit in Betracht ziehe, ist, dass die Annahme, dass `Oumumua einer zufälligen Umlaufbahn gefolgt ist, die Produktion von ~10^{15} solchen Objekten pro Stern in unserer Galaxie erfordert. Diese Fülle ist bis zu hundert Millionen Mal mehr als vom Sonnensystem erwartet, basierend auf einer Berechnung, die wir bereits 2009 durchgeführt haben. Ein überraschend hoher Überfluss, es sei denn, Oumuamua ist eine Zielsonde auf einer Aufklärungsmission und kein Mitglied einer zufälligen Population von Objekten.“

Laut Loeb gibt es auch die Tatsache, dass die Umlaufbahn von Oumuamua sie auf eine Entfernung von 0,25 AU von der Sonne gebracht hat, was eine gute Möglichkeit ist, die Erde abzufangen, ohne zu viel Sonneneinstrahlung zu erfahren. Darüber hinaus lag es bei 0,15 AU von der Erde, was das Ergebnis von Bahnkorrekturen gewesen sein könnte, die einen Vorbeiflug erleichtern sollten.

Alternativ erklärt er, dass es möglich ist, dass Hunderte solcher Sonden geschickt werden könnten, so dass eine von ihnen der Erde nahe genug kam, um sie zu untersuchen. Die Tatsache, dass die Pan STARRS-1-Umfrage Oumuamua auf ihrem nächsten Weg kaum entdeckt hat, könnte als Hinweis darauf gesehen werden, dass es viele andere solche Objekte gibt, die nicht entdeckt wurden, was den Argument für Oumuamua als eine von vielen solcher Sonden bestätigt.

In Anbetracht der Tatsache, dass Astronomen kürzlich zu dem Schluss kamen, dass unser Sonnensystem wahrscheinlich Tausende von interstellaren Objekten wie Oumuamua gefangen genommen hat, eröffnet dies die Möglichkeit für zukünftige Erkennungen, die helfen könnten, die Argumente für ein interstellares Lichtsegel zu beweisen (oder zu widerlegen).

Natürlich erkennen Bialy und Loeb an, dass es noch zu viele Unbekannte gibt, um mit Sicherheit zu sagen, was Oumuamua wirklich ist. Und selbst wenn es sich um ein Stück Naturgestein handelt, hatten alle anderen Asteroiden und Kometen, die zuvor entdeckt wurden, ein Massen-zu-Flächen-Verhältnis, das um Größenordnungen größer war als die aktuellen Schätzungen für Oumuamua.

Das und die Tatsache, dass der Strahlungsdruck in der Lage zu sein scheint, ihn zu beschleunigen, würde bedeuten, dass Oumuamua eine neue Klasse von dünnen interstellaren Materialien darstellt, die noch nie zuvor gesehen wurde. Wenn das wahr ist, eröffnet das eine ganz neue Reihe von Geheimnissen, wie z.B. wie und von wem (oder wem) solches Material produziert wurde.

Obwohl es seit fast einem Jahr außerhalb der Reichweite unserer Teleskope liegt, wird Oumuamua sicherlich noch viele Jahre lang Gegenstand intensiver Studien bleiben. Und Sie können wetten, dass Astronomen auf der Suche nach mehr von ihnen sein werden! Schließlich machen „die Ramaner alles zu dritt“, oder?

Mehr Informationen:
Shmuel Bialy und Abraham Loeb. Könnte der Druck der Sonneneinstrahlung die besondere Beschleunigung von Oumuamua erklären? arXiv:1810.11490[astro-ph.EP]. arxiv.org/abs/1810.11490

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