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Oumuamua: Ein ganz normal merkwürdiger interstellarer Asteroid

Außen bis zum Schmelzen aufgeheizt, von der Schwerkraft zerrissen und über Jahrmillionen in der Galaxis unterwegs - ganz normal eben.

Artikel von veröffentlicht am
Die langgestreckte Form von Oumuamua konnten Forscher lange nicht erklären.
Die langgestreckte Form von Oumuamua konnten Forscher lange nicht erklären. (Bild: Nasa)

Im Oktober 2017 fanden Astronomen erstmals einen interstellaren Asteroiden, der durch unser Sonnensystem flog. Messungen ergaben etwas Merkwürdiges: Er muss ein langgestrecktes, fast zigarrenförmiges Objekt sein. Alle anderen Asteroiden und Kometen sind viel kompakter und klumpenförmiger. Bei der Simulation der Entstehung solcher Objekte haben die chinesischen Astronomen Yun Zhang und Douglas Lin herausgefunden, dass viele interstellare Asteroiden diese Form haben dürften.

Inhalt:
  1. Oumuamua: Ein ganz normal merkwürdiger interstellarer Asteroid
  2. Außen heiß und innen eisig kalt

Der Grund ist ihre Entstehung bei einem nahen Vorbeiflug an dem Stern, von dem sie ursprünglich stammen. Zu der Forschung hat National Geographic einen Artikel veröffentlicht, in dem ein digitales Token den Zugriff auf den wissenschaftlichen Artikel im Journal Nature erlaubt.

Auch in unserem Sonnensystem kommen Kometen immer wieder sehr nahe an die Sonne heran und zerbrechen dabei. Dabei können einige ihrer Bruchstücke schnell genug werden, um der Schwerkraft der Sonne zu entkommen. Die Forscher stellten fest, dass das nur funktioniert, wenn die Kometen aus sehr großer Entfernung kommen und damit ohnehin schon fast schnell genug dafür sind. Aber die meisten Kometen kommen ursprünglich aus einigen tausend astronomischen Einheiten Entfernung, aus der sogenannten Oortschen Wolke. Eine astronomische Einheit entspricht der Entfernung der Erde von der Sonne oder rund 150 Millionen Kilometern.

Kometen sind so etwas wie lockere, dreckige Schneebälle, die in so großer Entfernung von der Sonne niemals auftauen. Sie bestehen aus Staub und gefrorenen Gasen, die von ihrer schwachen Schwerkraft zusammengehalten werden und die auch andere Kräfte nur sehr schwach zusammenkleben. Astronomen war klar, dass eine fragile langgestreckte Form wie die von Oumuamua unter solchen Umständen kaum entstehen könnte und wenn überhaupt sehr leicht zerbrechen würde. Aber die Simulationen zeigen, dass ausgerechnet die nahe Begegnung mit einem heißen Stern das ändern kann.

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Kometen halten sich die meiste Zeit über weit entfernt von dem Stern auf, um den sie sich in lang gestreckten Ellipsen bewegen. Die Schwerkraft ist in so großer Entfernung so schwach, dass dort schon leichte Änderungen der Geschwindigkeit dazu führen können, dass ein Komet, der sonst nur das äußere Sonnensystem streift, plötzlich sehr nah an die Sonne kommt. Schon auf dem Weg beginnt das Eis der gefrorenen Gase an der Oberfläche zu verdampfen und bildet den Kometenschweif. Eine sehr nahe Begegnung mit der Sonne kann Temperaturen über 1.000 Grad erzeugen, die selbst den Staub an der Oberfläche zum Schmelzen bringen, wie die Forscher bei Simulationen mit Sternen von einer halben Sonnenmasse feststellten.

Gebackene Kometenstücke sind zäher

Der Prozess führt dazu, dass der Staub näher zusammenrückt und außen zumindest teilweise zu einer brüchigen Kruste verschmilzt. Das Oberflächenmaterial ist anschließend etwas zäher. Es hat höhere Kohäsionskräfte, wird also etwas stärker zusammengehalten. Das reicht aber nicht, um den Kometen als Ganzes zu retten. Bei der nahen Begegnung mit der Sonne oder einem anderen Stern wird die Seite nahe am Stern stärker von der Schwerkraft angezogen als die weiter entfernte Seite. Die Kometenteile näher am Stern müssten außerdem auf der Umlaufbahn schneller sein als der Rest des Kometen. Diese Unterschiede zerreißen den Kometen. Das gilt nicht nur für Kometen in Sonnennähe, sondern passierte auch bei der Begegnung des Kometen Schoemaker-Levy 9 mit dem Jupiter, bevor dessen Bruchstücke 1994 auf dem Planeten einschlugen.

Die schwachen Kräfte, die den Kometen bis dahin zusammenhielten, sorgen dabei aber dafür, dass die äußeren Kometenteile zumindest anfangs noch auf der schnelleren Umlaufbahn der inneren Kometenteile mitgerissen werden. Zusammen mit dem Austreten der verdampfenden Gase reicht der kleine Geschwindigkeitsüberschuss aus, dass diese Bruchstücke ganz aus der Schwerkraft des Sterns entkommen können.

Bei dem Prozess werden die Bruchstücke bis zum Zerreißen in die Länge gezogen. Eine Form wie die von Oumuamua ist also eher das normale Resultat eines natürlichen Prozesses als eine ungewöhnliche Naturerscheinung, falls die Simulation weitgehend korrekt ist. Theoretisch kommen auch ganze Planeten als Quelle der Asteroiden infrage. Planeten in stark elliptischen Orbits könnten auch irgendwann ihrem Stern zu nahekommen und würden dabei genauso zerbrechen. Weil sie von stärkeren Kräften zusammengehalten werden, reicht dafür auch eine Entfernung von einigen astronomischen Einheiten statt mehreren tausend als höchster Punkt der Umlaufbahn aus.

Die Simulation des Entstehungsprozesses von Oumuamua wird dadurch glaubhaft, dass sie neben der langgestreckten Form auch noch andere beobachtete Eigenschaften erklärt. Durch den kurzen, nahen Aufenthalt an einem Stern entsteht ein Effekt ähnlich einem Steak, das außen schon verkohlt aber innen noch roh ist. Bei Kometenbruchstücken ist das noch viel extremer.

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Außen heiß und innen eisig kalt 
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M.P. 16. Apr 2020

Nehmen wir ein Fremdwort - dann fragt niemand nach, ob es passt: "Belletristischer" ;-)

Eheran 15. Apr 2020

Materie dehnt sich nicht aus, deren zusammenhaltende Kräfte sind deutlich zu stark. 1m...

Aki-San 15. Apr 2020

Vielen Dank für dieses köstliche Stück Literatur am Morgen! :)


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