Rätselhafte Zerstörung von Asteroiden findet ihre Erklärung in der Nähe zur Sonne

Zwei Jahrzehnte lange dachte man, dass die meisten erdnahen Objekte (NEOs) – Asteroiden und Kometen die eine Gefahr für das Leben auf der Erde darstellen können – ihre Existenz mit einem dramatischen Sturz in die Sonne beenden. Eine neue Studie bringt statt dessen die Erkenntnis, dass die meisten dieser Objekte viel weiter von der Sonne entfernt zerstört werden als bisher angenommen wurde. Diese überraschende neue Entdeckung erklärt einige rätselhafte Beobachtungen, von denen in den letzten Jahren berichtet wurde.

Ein internationales Team von Forschern aus Finnland, Frankreich, den Vereinigten Staaten und der Tschechischen Republik, hatte ursprünglich ein State of the Art Modell der NEO Population konstruiert, da dieses für die Planung der zukünftigen Erforschung von Asteroiden durch Raumsonden benötigt wird. Das Modell schätzt die Zahl von NEOs bei verschiedenen Größen und beschreibt die Verteilung deren Umlaufbahnen.

Die überwiegende Mehrheit der NEOs stammen aus dem Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter. Die Umlaufbahn eines Hauptgürtel-Asteroiden ändert sich langsam, so wie sie durch die ungleichmäßige Freisetzung überschüssiger Wärme von der Sonne auf die Asteroidenoberfläche drückt. Die Umlaufbahnen der Asteroiden stehen schließlich auch in Wechselwirkung mit den Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn, was zur Änderung der Flugbahn führt und die Asteroiden in die Nähe der Erde bringt. Ein Asteroid wird als NEO eingestuft wenn die kleinste Entfernung von der Sonne während seiner Umlaufbahn weniger als das 1,3-fache der durchschnittlichen Entfernung Erde-Sonne entspricht.

Um die Eigenschaften von fast 9000 NEOs über einen Zeitraum von 8 Jahren zu erfassen, verwendete das Team etwa 100 000 Bilder, die vom Catalina Sky Survey (CSS) Projekt in der Nähe von Tucson, Arizona, um das neue Population-Modell zu konstruieren. Eines der schwierigsten Probleme die das Team hatte war zu berechnen, welche der Asteroiden sie tatsächlich erkennen konnten. Ein Asteroid erscheint dabei als ein sich bewegender Lichtpunkt vor dem Hintergrund der Fixsterne, aber ihn auf einem Bild zu erfassen hängt von zwei Faktoren ab – wie hell er ist und wie schnell er sich scheinbar bewegt. Wenn das Teleskop nicht zur richtigen Zeit auf die richtige Stelle gerichtet ist, und wenn ein Asteroid nicht hell genug und langsam genug ist um erkannt werden, können wir den Asteroiden einfach nicht finden. Berechnungen für die Effekte der Beobachtungsselektion werden benötigt, um ein detailliertes Verständnis dieser Arbeitsweise am Teleskop und den Detektor-Systemen zu bekommen und eine enorme Menge an Rechenzeit, auch mit neuartigen schnellen mathematischen Techniken, wird benötigt. Das Team produzierte das bisher beste Modell von der Population der NEOs aus einer Kombination von Informationen aus den CSS-Daten und theoretischen Modellen über die Verteilung der Umlaufbahnen von NEOs, die aus verschiedenen Teilen des Asteroidengürtels stammen.

Aber die Forscher bemerkten, dass ihr Modell ein Problem hatte – es sagte vorher, dass es fast 10 Mal mehr Objekte gibt, die sich auf ihren Umlaufbahnen der Sonne bis auf 10 Sonnendurchmessern nähern. Das Team verbrachte dann ein Jahr mit Berechnungen um dies zu überprüfen und kam zu dem Schluss, dass das Problem nicht ihre Analyse war sondern in ihren Annahmen lag, wie das Sonnensystem funktioniert.

Dr. Mikael Granvik, ein Wissenschaftler an der Universität von Helsinki und Hauptautor des Nature-Artikels stellte die Hypothese auf, dass das Modell besser den Beobachtungen entsprechen würde, wenn NEOs zerstört werden wenn sie der Sonne zu nahe kommen; und dies schon lange vor einem tatsächlichen Zusammenstoß. Das Team testete diese Idee und fand eine exzellente Übereinstimmung zwischen dem Modell und der beobachteten Population von NEOs wenn man berücksichtigt, dass Asteroiden eliminiert werden wenn sie zu viel Zeit innerhalb von 10 Sonnendurchmessern Entfernung von der Sonne. Verbringen. „Die Entdeckung, dass Asteroiden zerbrechen müssen, wenn sie zu nahe an die Sonne kommen, war überraschend und deshalb haben wir so viel Zeit damit verbracht, unsere Berechnungen zu verifizieren“ kommentierte Dr. Robert Jedicke, ein Teammitglied am Hawaii-Institut für Astronomie.

Die Entdeckung des Teams hilft mehrere andere Diskrepanzen zwischen Beobachtungen und Vorhersagen zur Verteilung von kleinen Objekten in unserem Sonnensystem zu erklären. Meteore, gemeinhin Sternschnuppen genannt, sind kleine Teile von Staub und Gestein, die sich von den Oberflächen der Asteroiden und Kometen ablösen und dann, wenn sie in unsere Atmosphäre eindringen und verglühen, ihr Dasein beenden. Sie reisen oft in „Strömen“, die den Weg ihres Elternobjekts folgen. Aber die Astronomen waren nicht in der Lage, die meisten der Meteorströme die ihre Umlaufbahnen nahe der Sonne haben, einem bekannten übergeordneten Objekt zuzuordnen. Dies deutet darauf hin, dass die übergeordneten Objekte vollständig zerstört wurden, als sie der Sonne zu nahe kamen.

Sie fanden auch heraus, dass dunklere Asteroiden weiter von der Sonne entfernt zerstört werden als hellere Asteroiden. Dies erklärt auch eine frühere Entdeckung, dass NEOs, die näher an die Sonne heran kamen heller sind als jene, die ihren Abstand von der Sonne einhalten. Diese Tatsache impliziert, dass dunkle Objekte leichter zerstört werden als helle. Vermutlich haben dunkle Objekte eine andere innere Zusammensetzung und Struktur aufzuweisen als helle.

Nach Granvik ermöglichte die Entdeckung des katastrophalen Verlustes von Asteroiden schon vor einer Kollision mit der Sonne es den Planetenforschern, eine Vielzahl von bisherigen Beobachtungen aus einer neuen Perspektive zu sehen und führte auch zu einem tiefgreifenden Fortschritt in der Asteroiden-Wissenschaft. „Vielleicht das interessanteste Ergebnis ist, dass nun die Möglichkeit besteht, Modelle über den inneren Aufbau von Asteroiden zu testen, einfach durch die Verfolgung ihrer Bahnen und Feststellung ihrer Größen. Das ist das wirklich bemerkenswerte daran und war völlig unerwartet, als wir zum ersten Mal begannen neue NEO Modelle zu konstruieren.“


23. Februar 2016/SP
Verein Kuffner-Sternwarte