Interstellare Objekte wie Oumuamua prallen wahrscheinlich alle 30 Jahre in die Sonne.

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Am 19. Oktober 2017 kündigte das Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System-1 (Pan-STARRS-1) auf Hawaii die erste Detektion eines interstellaren Objekts mit dem Namen 1I/2017 U1 (aka.’Oumuamua) an. In den folgenden Monaten wurden mehrere Folgebeobachtungen durchgeführt, um mehr über diesen Besucher zu erfahren und den Streit darüber beizulegen, ob es sich um einen Kometen und einen Asteroiden handelte.

Anstatt den Streit beizulegen, vertieften zusätzliche Beobachtungen nur das Geheimnis und ließen sogar vermuten, dass es sich um ein außerirdisches Sonnensegel handeln könnte. Aus diesem Grund sind die Wissenschaftler sehr daran interessiert, weitere Beispiele für Oumuamua-ähnliche Objekte zu finden. Laut einer aktuellen Studie eines Teams von Harvard-Astrophysikern ist es möglich, dass interstellare Objekte in unser System gelangen und am Ende etwas regelmäßig in unsere Sonne fallen.

Die Studie „Turning up the heat on’Oumuamua“ erschien kürzlich online und wurde zur Veröffentlichung beim Astrophysical Journal Letters eingereicht. Die Studie wurde von John Forbes – einem Fellow am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics‘ Institute for Theory and Computation (ITC) – und Prof. Abraham Loeb – dem Direktor des ITC, dem Frank B. Baird Jr. Prof. of Science und dem Vorsitzenden des Astronomy Department der Harvard University – durchgeführt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Objekt, als Oumuamua zum ersten Mal entdeckt wurde, etwa 0,25 AU von der Sonne entfernt war und bereits auf dem Weg aus dem Sonnensystem war. Basierend auf seiner Flugbahn wurde der Schluss gezogen, dass Oumuamua extra-solarer Herkunft ist und kein langjähriges Objekt, das seinen Ursprung in der Oort Cloud hat. Astronomen stellten auch fest, dass es eine hohe Dichte zu haben schien (was auf eine felsige und metallische Zusammensetzung hinweist) und dass es sich schnell drehte.

Daraus entstand die Theorie, dass Oumuamua nicht ein interstellarer Komet war, sondern ein interstellarer Asteroid. Dies stand im Einklang mit der Tatsache, dass es keine Ausgasung oder Schwanzbildung erfuhr, wenn es sich der Sonne am nächsten näherte. Als Oumuamua jedoch anfing, aus dem Sonnensystem auszubrechen, stellte ein anderes Forschungsteam fest, dass es eine Zunahme der Geschwindigkeit verzeichnete.

Dieses seltsame Verhalten veranlasste die Wissenschaftler erneut zur Hypothese, dass Oumuamua ein Komet sein könnte, da das Ausgasen als Folge der Solarwärme seine plötzliche Geschwindigkeitsänderung erklären würde. Leider waren die Wissenschaftler zwischen der Tatsache, dass das Objekt keine Ausgasung in der Nähe der Sonne erlebt hatte oder eine schnelle Entwicklung seines Spin (der mit der plötzlichen Freisetzung von Material einhergeht), wieder einmal ratlos.

Wie bereits erwähnt, entstand daraus die Idee, dass Oumuamua tatsächlich ein leichtes Segel sein könnte, was ursprünglich in einer anderen Studie von Prof. Loeb und Shmuel Bialy (einer Postdoc-Forschung mit dem ITC) vorgeschlagen wurde. Im Grunde genommen ist ein Lichtsegel eine Form von Raumfahrzeugen, die auf Strahlungsdruck angewiesen ist, um Vortrieb zu erzeugen, was erklären würde, warum das Objekt aufgestiegen ist, wenn es sich von der Sonne entfernt.

Ungeachtet seiner wahren Natur hat die Tatsache, dass sich Oumuamua der Klassifizierung widersetzt hat, es zum Thema von großem Interesse gemacht. Wie Prof. Loeb heute im Universum sagte:

„Die Entdeckung von Oumuamua erlaubt es uns, die Fülle der interstellaren Objekte seiner Größe zu kalibrieren, basierend auf der Vermessungszeit und -empfindlichkeit der Pan STARRS Teleskope. Es sollte etwa eine Billiarde (1015) solcher Objekte pro Stern in der Milchstraße geben. Ein kleiner Bruchteil dieser Objekte passiert in der Nähe von Jupiter und tritt es so weit, dass es im System gefangen ist.“

In einer früheren Studie haben Prof. Loeb und Manasvi Lingam (ein Postdoc-Forscher des ITC) berechnet, dass das Sonnensystem schätzungsweise 6.000 gefangene interstellare Objekte beherbergt. In einer Folgestudie identifizierten Loeb und Amir Siraj vier Kandidaten für eine mögliche Studie und zeigten an, dass mit dem Large Synoptic Survey Telescope (LSST) wahrscheinlich viel mehr gefunden werden wird – das in naher Zukunft sogar mit einer Robotermission untersucht werden könnte.

„Dies ist ein Weg, um mehr über die Struktur und Zusammensetzung von Oumuamua-ähnlichen interstellaren Objekten zu erfahren“, sagte Loeb. „In unserem neuen Papier haben wir stattdessen vorgeschlagen, den Dampf zu untersuchen, der entsteht, wenn solche Objekte in der Nähe der Sonne passieren und durch die intensive Sonnenwärme verdampft werden. Wir berechneten die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, unter Berücksichtigung der Tatsache, dass „Oumuamua keine Anzeichen eines Kometenschweifs oder eines Gases auf Kohlenstoffbasis zeigte, da es nicht nah genug an der Sonne vorbeikam“.

Dieser Vorschlag würde auf der etablierten Tradition der Untersuchung der Spektren von Kometen aufbauen, die in der Nähe der Sonne vorbeiziehen, um mehr über ihre Herkunft zu erfahren. Durch die Bestimmung der Produktionsraten von Wasser, zweiatomigem Kohlenstoff (C2), Cyanid (CN) und Aminoresten (NH2) – sowie der dynamischen Eigenschaften des Kometen – können Wissenschaftler bestimmen, in welchem Teil der protoplanetaren Scheibe sich der Komet wahrscheinlich gebildet hat.

Forbes und Loeb wendeten dies auf Körper im Sonnensystem an und versuchten zu begrenzen, wie oft interstellare Besucher in der Nähe unserer Sonne vorbeikommen. Dies bestand darin, die bekannte Umlaufbahn von Oumumua und die Monte-Carlo-Methode (bei der Stichproben zur Gewinnung von Zahlenwerten verwendet werden) zu verwenden, um die erwartete Verteilung der Umlaufbahnen von interstellaren Objekten in der Nähe der Sonne zu bestimmen.

Daraus konnten sie Schätzungen darüber gewinnen, wie oft Objekte mit unserer Sonne kollidieren und wie viele von ihnen wahrscheinlich interstellaren Ursprungs sind. Wie Loeb sagte:

„Wir haben festgestellt, dass solche Objekte alle 30 Jahre einmal mit der Sonne kollidieren, während etwa 2 jedes Jahr innerhalb der Umlaufbahn des Merkurs passieren. Wir identifizierten bevorzugte Orientierungen für die Bahnen von interstellaren Objekten und kamen zu dem Schluss, dass mindestens eines der bekannten Objekte des Sonnensystems extrasolarer Herkunft ist“.

Forbes und Loeb identifizierten auch die wahrscheinlichen Bahnorientierungen, die extrasolare Objekte in unserem Sonnensystem haben würden, unter Verwendung von Daten aus dem International Celestial Reference System (ICRS). Wie bei der vorherigen Studie von Loeb und Lingam haben sie sogar einige bekannte Objekte im Sonnensystem identifiziert, die diese Orientierungen aufweisen.

Diese stammen aus der JPL Small-Body Database der NASA, die größtenteils zur Kreutz-Gruppe gehört – einer Familie von sonnenbeschienenen Kometen mit Bahnen, die sie extrem nah an die Sonne im Perihel heranführen. Von diesen identifizieren Forbes und Loeb einige wenige, die aufgrund der Neigung ihrer Bahnen interstellaren Ursprungs sein könnten.

„In Zukunft werden wahrscheinlich viel mehr interstellare Objekte von LSST entdeckt“, sagte Loeb. „Ein weiteres Teleskop mit dem Potenzial, sonnenweidende Kometen zu entdecken, ist das kommende Daniel K. Inoue Solar Telescope (DKIST), das sich direkt neben dem Pan STARRS Observatorium auf dem Mount Haleakala auf Hawaii befindet. DKIST wird die Sonne mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung beobachten und ist mit mehreren Spektro-Polarimetern ausgestattet. DKIST’s Möglichkeiten, sonnenweidende Kometen zu studieren, mögen durch das Fehlen eines Koronographen, der das Sonnenlicht blockiert, eingeschränkt sein, aber seine beispiellose Empfindlichkeit und Auflösung können zu interessanten Entdeckungen führen.“

Diese neueste Studie könnte helfen, zukünftige Studien über interstellare Objekte zu informieren, die zeigen könnten, welche Bedingungen in extrasolaren Systemen herrschen, ohne Robotermissionen schicken zu müssen, um sie direkt zu untersuchen. Unter der Annahme, dass einige dieser Objekte künstlicher Natur sind, könnten sie auch das Fermi-Paradoxon auflösen.

Seit der Entdeckung von Oumuamua (und wegen unserer Unfähigkeit, die Frage nach seiner wahren Natur zu beantworten) waren die Wissenschaftler begierig darauf, ein weiteres interstellares Objekt in unserem Sonnensystem zu finden, um es zu untersuchen. Zu wissen, dass es bereits einige da draußen gibt, die sehr bald studiert werden könnten, ist eine spannende Perspektive. So oder so, wir werden viel über dieses Universum lernen, in dem wir leben.

tekk.tv

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