Astronomie: Geminiden erreichen ihr Maximum

In der Nacht zum 15. Dezember 2023 erreicht der Meteorstrom der Geminiden sein Maximum mit um die 100 Sternschnuppen pro Stunde. Ihren Ursprung haben Forscher dank Daten der Raumsonde Parker Solar Probe entschlüsselt.

Ein Bericht von Patrick Klapetz veröffentlicht am
Künstlerische Darstellung der Nasa-Raumsonde Parker Solar Probe beim Erforschen der Sonne
Künstlerische Darstellung der Nasa-Raumsonde Parker Solar Probe beim Erforschen der Sonne (Bild: Nasa, John Hopkins APL, Ben Smith)

Hinweis zum Update: Der Artikel über die Ergebnisse der Forschungsgruppe ist schon einmal erschienen, am 2. Juli 2023. Anlässlich des Maximums haben wir ihn aktualisiert.

Inhalt:
  1. Astronomie: Geminiden erreichen ihr Maximum
  2. Parker Solar Probe liefert die Erklärung für die Geminiden

Die Sternschnuppen der Geminiden erreichen in der kommenden Nacht ihren Höhepunkt. Stündlich können sich bis zu 100 Sternschnuppen am Nachthimmel zeigen. Über den Meteorstrom der Geminiden hatte ein Forschungsteam jüngst Neues herausgefunden – nämlich, dass er vor etwa 2.000 Jahren durch eine galaktische Katastrophe entstanden ist. Dafür haben sie die Daten einer Raumsonde genutzt.

Eigentlich untersucht die Raumsonde Parker Solar Probe die Sonne, erst vor Kurzem hat ein Forschungsteam eine Studie zum Entstehungsprozess des schnellen Sonnenwindes herausgebracht. Doch auf ihrer Reise um die Sonne flog die Raumsonde der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa auch durch den Schweif der Geminiden.

Anhand dieser und anderer Untersuchungen hat ein Forschungsteam ein Modell erstellt, das die Entstehungsgeschichte des Himmelsphänomens erklärt. Vermutlich entstanden die Geminiden durch ein heftiges Ereignis wie eine Explosion oder eine Kollision. Um das Mysterium der wiederkehrenden Sternschnuppenschauer zu lüften, hat Golem.de auch bei dem Sonnenforscher Volker Bothmer und der Astronomin Carolin Liefke nachgefragt.

Die Geminiden und der Asteroid Phaethon

Bei den Geminiden handelt es sich um einen wiederkehrenden Meteorstrom, der den Höhepunkt der stündlichen Sternschnuppen-Erscheinungen meist um den 14. Dezember herum erreicht. Das passiert, wenn die Erde durch den Schweif des Asteroiden (3200) Phaethon auf seiner Umlaufbahn um die Sonne wandert.

Phaethon ist ein Gesteins- und Metallbrocken aus der Gruppe der Apollo-Asteroiden. Sie gehören zu den erdnahen Asteroiden, die die Bahnebene der Erde kreuzen können. Dies wiederum erhöht das Einschlagsrisiko, wobei es in Fachkreisen als eher unwahrscheinlich gilt, dass die Erde in den nächsten hundert – vielleicht sogar Tausenden – Jahren von einem zumindest teilweise gefährlichen Asteroiden getroffen wird.

Wie entstehen Sternschnuppen?

Oft ist zu lesen, dass Sternschnuppen entstehen, weil Gesteins- und Staubteilchen beim Eindringen in die Erdatmosphäre verglühen. Doch diese Aussage ist ungenau. Carolin Liefke vom Haus der Astronomie in Heidelberg kann die Entstehung von Sternschnuppen für Golem.de genau erklären: "Beim Eindringen in die Atmosphäre werden sie abgebremst, dadurch aufgeheizt und verdampfen dann. Was wir als Sternschnuppe sehen, sind allerdings hauptsächlich Luftmoleküle, die von den Staubteilchen ionisiert werden."

Laut der Astronomin werden dabei die Elektronen von den Atomen getrennt. Wenn das Atom danach wieder ein Elektron einfängt, wird Energie frei, die als Licht ausgesendet wird. Auf der Erde sehen wir eine Leuchterscheinung am Nachthimmel.

Die Geminiden dürfte es eigentlich nicht geben

Die meisten Meteorschauer werden laut der Nasa von Kometen verursacht, die aus Eis und Staub bestehen. Sobald diese Kometen sich der Sonne nähern, werden sie aufgeheizt. Das Eis verdampft teilweise, wodurch ein kleiner Teil des Kometen freigesetzt wird und sich eine Staubspur bildet. Durch diesen sich wiederholenden Prozess füllt sich die Kometenbahn langsam mit Material, das einen Meteorschauer erzeugen kann, wenn die Erde den Strom auf ihrer Umlaufbahn durchquert.

Doch genau das dürfte es bei Phaethon nicht geben, denn es handelt sich nicht um einen Kometen. "Wirklich seltsam ist, dass wir wissen, dass Phaethon ein Asteroid ist, er aber, während er an der Sonne vorbeifliegt, eine Art temperaturbedingte Aktivität zu haben scheint. Das ist bei den meisten Asteroiden nicht der Fall", erklärte Jamey Szalay in einer Pressemitteilung. Er ist Forscher an der Princeton University und einer der Hauptautoren der kürzlich erschienenen Studie.

"Asteroiden sind wie kleine Zeitkapseln für die Entstehung unseres Sonnensystems. Sie entstanden, als sich unser Sonnensystem bildete, und das Verständnis ihrer Zusammensetzung zeigt uns einen weiteren Teil der Geschichte", sagt Szalay.

Bester direkter Blick auf die Staubkörner der großen Staubwolke

Bei seiner Forschungsarbeit sollten die Struktur und das Verhalten der großen Staubwolke untersucht werden, die durch das innerste Sonnensystem wirbelt. Diese Staubformation wird auch Zodiakalwolke genannt. Laut Szalay besitzt jedes Sternsystem eine solche Zodiakalwolke. Mit dieser Wolke im innersten Sonnensystem soll auch der Asteroid (3200) Phaethon bei seiner Reise um die Sonne zusammengestoßen sein.

Bei einer solchen Kollision entsteht eine große Anzahl an Beta-Meteoroiden, die nicht in beliebige Richtungen fliegen, sondern auf bestimmten Bahnen gebündelt werden. "Das Spannende an diesem Konzept ist, dass es sich um einen grundlegenden Prozess handelt, der nicht nur bei jedem Meteorstrom in unserem Sonnensystem, sondern in unterschiedlichem Ausmaß bei jedem Meteorstrom in jeder Staubwolke im Universum abläuft", erklärte Szalay bereits im September 2021.

Was ist die Zodiakalwolke?

Zur Frage, was eine Zodiakalwolke und was das Zodiakallicht ist, hat uns Volker Bothmer weitergeholfen. Er war zwar an der aktuellen Studie nicht beteiligt, ist aber einer der weltweit führenden Sonnenforscher. Bothmer ist Professor an der Universität Göttingen und Mitarbeiter im Nasa-Team für die wissenschaftliche und technologische Definition der Sonnensonde (NASA Solar Probe Science and Technology Definition Team).

"Etwa eine Stunde nach Sonnenuntergang ist unter geeigneten Voraussetzungen ein schwacher Lichtschein am Horizont zu erkennen, dessen größte Helligkeit um die Ebenen der Ekliptik herum auftritt", sagt er. "Am einfachsten erkennt man die ungefähre Lage der Ekliptik als Verbindungslinie ausgehend von der untergegangenen Sonne zum Mond oder weiteren Planeten wie der Venus. Dieser Lichtschein wird als Zodiakallicht bezeichnet."

Das Zodiakallicht werde durch Streuung von Sonnenlicht an kleinen Staubteilchen im interplanetaren Raum hervorgerufen. "Die Größe der Staubteilchen, die den Lichtschein hervorrufen, beträgt etwa 1 bis 1.000 Mikrometer, viel mehr Teilchen haben Größen unter einem Mikrometer", erörtert Bothmer.

Diese Teilchen haben Geschwindigkeiten von einigen zehn Kilometern pro Stunde. "Die Staubteilchen sind bei der Entstehung des Sonnensystems und der Bildung der Planeten vor langer Zeit entstanden und werden durch von Kometen und Asteroiden abstammendes Material genährt. Je nach Geschwindigkeit und Masse bewegen sich die Teilchen nahe der Ekliptik in Bahnen um die Sonne."

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Parker Solar Probe liefert die Erklärung für die Geminiden 
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