Parker Solar Probe liefert die Erklärung für die Geminiden

Dank der Raumsonde Parker Solar Probe konnte das Forschungsteam den bisher besten direkten Blick auf die Staubkörner werfen, die von vorbeiziehenden Kometen und Asteroiden stammen. Dabei ist Parker nicht für die Suche nach Staubpartikeln ausgelegt. Die Sonde besitzt keinen speziellen Staubzähler an Bord, der genaue Daten über Masse, Zusammensetzung, Geschwindigkeit und Richtung der Körner liefern könnte.

Die Partikel prasseln jedoch auf die Sonde ein und die Hochgeschwindigkeitseinschläge erzeugen Plasmawolken – und damit elektrische Signale, die von den Sensoren des Fields-Instruments der Sonde aufgefangen werden. Dieses Instrument misst die magnetischen und elektrischen Felder in der Nähe der Sonne. Anhand dieser Daten modellierte das Forschungsteam drei mögliche Entstehungsszenarien des Geminidenstroms.

Drei Modelle, doch das heftigste ist am wahrscheinlichsten

Die drei Modelle verglich das Team mit bereits bestehenden Modellen, die nach Beobachtungen von der Erde aus entworfen wurden. Zudem gehe aus älteren Untersuchungen hervor, "dass sich der Strom in einem möglicherweise katastrophalen Ereignis gebildet hat, das in relativ kurzer Zeit vor etwa 2.000 Jahren eine große Menge an Masse abwarf", heißt es in der aktuellen Studie.

Die kometenähnliche Aktivität von Phaethon würde nicht ausreichen, um die Geminiden aufrechtzuerhalten. Um die Ungereimtheiten aufzudecken, betrachtete die Forschungsgruppe drei Entstehungsszenarien für den Geminidenstrom:

• Alle Teilchen wurden am Perihel (dem sonnennächsten Punkt) von Phaethon mit einer Geschwindigkeit von null relativ zum Mutterkörper als Basismodell für eine Vergleichsbasis freigesetzt.
• Im zweiten Modell wurden alle Teilchen am Perihel von Phaethon mit einer Geschwindigkeitsdispersion in der Größenordnung von einem Kilometer pro Stunde relativ zum Mutterkörper freigesetzt, um ein heftiges Entstehungsereignis zu simulieren.
• Das dritte Szenario ist ein elementares Kometenmodell, bei dem die Teilchen während einer einzigen Umlaufbahn von Phaethon mit einer Geschwindigkeit freigesetzt werden, die umgekehrt proportional zum Abstand von Phaethon zur Sonne ist.

Das letzte Modell, das Kometenmodell, galt als am unwahrscheinlichsten und wurde von dem Team ausgeschlossen. Denn die simulierte Umlaufbahn stimmte nicht mit der tatsächlichen Bahn der Geminiden überein, die von der Raumsonde erfasst wurde. "Außerdem kreist der Strom etwas außerhalb seines Mutterkörpers, wenn er der Sonne am nächsten ist, was sich nicht so einfach erklären lässt", erklärte Wolf Cukier, der zwar noch Student in Princeton ist, aber die Studie zusammen mit Szalay verfasst hat.

Anhand der Modelle konnte das Team einen zeitlich ausgedehnteren Mechanismus zur Kometenbildung ausschließen. Am wahrscheinlichsten erscheint den Forschern, dass die Geminiden durch eine heftigere, katastrophale Zerstörung von Körpern entstanden sein könnten, die sehr nahe an der Sonne vorbeizogen. Eine Hochgeschwindigkeitskollision mit einem anderen Körper oder eine Gasexplosion wären nur zwei dieser Möglichkeiten.

Doch was bedeutet diese Entdeckung für die Ursachen der Entstehung von Meteoritenströmen? Ein solcher Strom wird mit dem Perseiden beispielsweise vom 17. Juli bis 24. August zu beobachten sein, wobei ihr stärkster Sternschnuppenausbruch um den 13. August erfolgen wird. "Wir können basierend auf dieser Entdeckung die Entstehung und Verteilung der Staubschweife von Kometen und Asteroiden im Sonnensystem erklären", sagt Bothmer.

Die Zodiakalwolken sind für uns auf der Erde aber keine Gefahr. "Ihre anziehende Wirkung ist zu gering im Vergleich zu den Planeten und Himmelskörpern wie Kometen und Asteroiden", sagt Bothmer. Aus diesem Grund werden sie auch keine anderen Objekte im Weltall umlenken können.

Zur aktuellen Studie

Die Studie ist am 15. Juni 2023 in der Fachzeitschrift Planetary Science Journal erschienen und heißt Formation, Structure, and Detectability of the Geminids Meteoroid Stream (Entstehung, Struktur und Nachweisbarkeit des Geminiden-Meteoridenstroms).