Eine Zeitraffer-Sequenz vom Hubble Weltraumteleskop über einen Beobachtungszeitraum von sieben Stunden zeigt den Kometen 2I/Borisov, das zweite bekannte interstellare Objekt das unser Sonnensystem durchquert. Der Komet hatte eine Geschwindigkeit von 180.000 Kilometern pro Stunde. Um den Kometen zu photographieren musste Hubble den Kometen so verfolgen wie ein Photograph ein Rennpferd. Die Hintergrundsterne sind auf der Belichtung nur als dahin huschende Streifen erkennbar. Auch ein künstlicher Satellit überquert das Sichtfeld. Hubble zeigt eine zentrale Konzentration von Staub um den unsichtbaren Kern. Komet 2I/Borisov ist erst das zweite bekannte interstellare Objekt, dass unser Sonnensystem durchquerte. Im Jahr 2017 wurde der erste interstellar Besucher identifiziert, ein Objekt das auf den Namen 'Oumuamua getauft wurde.
Credit: NASA, ESA and J. DePasquale (STScI)
Interstellarer Komet 2I/Borisov: Kohlenmonoxidkonzentration deutet auf Geburt um kühleren Stern
Der Interstellare Komet 2I/Borisov gibt aufgrund neuer Beobachtungen mit dem Hubble Weltraumteleskop einen Einblick in die planetaren Bausteine eines anderen Sternsystems.
Borisov ist der erste bekannte Komet, der aus einem anderen Sternsystem als dem unseren stammt. Messungen haben ergeben, dass er eine ungewöhnlich große Menge an Kohlenmonoxid enthält, im Gegensatz zu Kometen die zu unserem Sonnensystem gehören. Forscher sagen, dass seine ungewöhnliche Zusammensetzung auf einen wahrscheinlichen Geburtsort in einer kohlenstoffreichen zirkumstellaren Scheibe um einen kühlen roten Zwergstern hinweist. Diese Beobachtungen sind eine hervorragende Gelegenheit, das chemische Material einer primordialen Scheibe um einen anderen Stern zu untersuchen.
Kometen sind kondensierte Proben aus Gas, Eis und Staub, die während der Geburt der Planeten in der herum wirbelnden Scheibe entstanden sind. Das Studium von Kometen ist wichtig, da Astronomen immer noch versuchen die Rolle zu verstehen, die sie beim Aufbau von Planeten spielen. Sie können auch organisches Material unter jungen Planeten verteilen, und haben möglicherweise Wasser auf die frühe Erde gebracht. Solche Aktivitäten finden wahrscheinlich auch in anderen Planetensystemen statt, wie die Zusammensetzung von Borisov zeigt.
„Mit einem interstellaren Kometen, der unser eigenes Sonnensystem durchquert, ist es so, als würden wir eine Probe von einem Planeten erhalten der einen anderen Stern umkreist“, sagte John Noonan, vom Lunar and Planetary Laboratory an der Universität von Arizona, Tucson, der ein Mitglied des Hubble-Forschungsteams ist, welches unter der Leitung von Dennis Bodewits steht, der von der Universität Auburn in Alabama tätig ist,
Das Team nutzte die einzigartige UV-Empfindlichkeit vom Hubble um Kohlenmonoxidgas, das aus dem festen Kometenkern von Borisov austrat, spektroskopisch nachzuweisen. Hubbles Cosmic Origins Spektrograph beobachtete den Kometen vom 11. Dezember 2019 bis zum 13. Jänner 2020 bei vier verschiedenen Gelegenheiten, wodurch die Forscher sehen konnten, wie sich die chemische Zusammensetzung des Objekts schnell änderte, da verschiedene Eismischungen, einschließlich Kohlenmonoxid-, Sauerstoff- und Wassereis unter der Sonnen-Wärme sublimierten.
Die Hubble-Astronomen stellten zu ihrer Überraschung fest, dass die Koma des interstellaren Kometen eine große Menge an Kohlenmonoxidgas enthält, mindestens 50 % mehr als Wasserdampf. Diese Menge ist mehr als dreimal so hoch als jene Menge, die bei allen anderen Kometen gemessen wurden, die in das innere Sonnensystem eingedrungen sind. Die Wasserdampf-Messungen wurden vom NASA-Satelliten Neil Gehrels-Swift durchgeführt, dessen Beobachtungen zusammen mit der Hubble-Studie durchgeführt wurden.
Kohlenmonoxid-Eis ist ein sehr flüchtig. Es benötigt nicht viel Sonnenlicht, um das Eis zu erwärmen und in Gas umzuwandeln, dass dann aus dem Kern eines Kometen entweicht. Beim Kohlenmonoxid tritt diese Aktivität sehr weit von der Sonne entfernt auf, bei etwa 17,7 Milliarden Kilometern; das ist mehr als die doppelte Entfernung von Pluto wenn er sich im Aphel befindet. Im Gegensatz dazu, bleibt das Wasser in seiner eisigen Form bis etwa 320 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, was etwa der Innenkante des Asteroidengürtels entspricht.
Für den Kometen Borisov deuten die Hubble-Messungen jedoch darauf hin, dass etwas Kohlenmonoxid-Eis im Kern des Kometen eingeschlossen war, was sich nur zeigte, weil die Wärme der Sonne Schichten von Wassereis auftaute. „Die Menge an Kohlenmonoxid ist aber nicht wie erwartet weniger geworden, als der Komet sich von der Sonne entfernte. Dies bedeutet, dass wir die primitiven Schichten des Kometen sehen, die tatsächlich widerspiegeln, woraus dieses Objekt besteht“, erklärte Bodewits. „Aufgrund der Menge an Kohlenmonoxid-Eis, das so nahe an der Sonne überlebt hat, glauben wir, dass Komet Borisov von einem viel kälteren Ort und von einer ganz anderen Trümmerscheibe um seinen Stern stammt als unser System.“
Innerhalb von 320 Millionen Kilometern Entfernung von der Sonne sind die Wasseraustrittsraten von der Oberfläche eines Kometen fast immer viel höher als die von Kohlenmonoxid, sagen die Forscher. Es gibt nur ein oder zwei bekannte Kometen unseres Sonnensystems die sich dieser Regel widersetzt haben. „Was Hubble am Kometen Borisov gemessen hat, ist keine Eigenschaft der meisten Kometen unseres Sonnensystems“, sagte Bodewits. „Deshalb ist uns Komet Borisov aufgefallen, weil er aller Wahrscheinlichkeit nach der Vertreter eines fremden Sternsystems ist.“
Die Forscher vermuten, dass der Komet von einer kohlenstoffreichen Scheibe eisiger Trümmer um einen roten Zwergstern ausgestoßen wurde, dem häufigsten Stern-Typ in unserer Milchstraße. Rote Zwergsterne sind leuchtschwächer und an Masse ärmer als unsere Sonne. Ihre zirkumstellaren Scheiben sind daher möglicherweise viel kälter als die zirkumstellaren Scheiben sonnenähnlicher Sterne. „Diese Sterne haben exakt die richtigen Temperaturen und Leuchtkräfte, bei denen sich ein Komet mit der Zusammensetzung wie sie Borisov hat, bilden könnte“, sagte Noonan.
Ein Planet mit Jupiter-Masse hat den Kometen möglicherweise aus dem fremden System geworfen. Die Forscher sagen, dass viele rote Zwerge von großen Planeten umkreist werden, die weit genug von ihrem Mutterstern entfernt sind, so dass Kohlenmonoxid in seiner eisigen Form existiert. Wenn ein Jupiter-großer Planet nach innen wandert, könnte er viele dieser Kometen hinauswerfen“, sagte Bodewits.
Komet Borisov wurde am 30. August 2019 vom Kometenjäger Gennady Borisov auf der Krim entdeckt. Der vagabundierende Komet ähnelt anderen Kometen des Sonnensystems, aber die Astronomen bestimmten anhand seiner Umlaufbahn seinen interstellaren Ursprung. Seit seiner Entdeckung haben eine Reihe von Teleskopen, darunter das Hubble, den Kometen bei seiner Wanderung durch das Sonnensystem beobachtet. Er wird schließlich das Sonnensystem verlassen und seine Reise durch den Weltraum fortsetzen.
Komet Borisov ist der erste bestätigte interstellare Komet, der das Sonnensystem besucht. Der erste bekannte vagabundierende Besucher war ein Objekt mit Namen 1I/'Oumuamua, das 2017 entdeckt wurde, als es sich von der Sonne entfernte. Im Gegensatz zu einem normalen Kometen hatte 'Oumuamua keine sichtbare Koma aus austretendem Gas und Staub, so dass die Astronomen keine Spektroskopie anwenden konnten, um seine chemische Zusammensetzung für eine Charakterisierung zu untersuchen.
Astronomen erwarten sich, dass mehr von diesen wandernden Kometen von außerhalb unseres Sonnensystems mit aktuellen und künftigen Teleskopen, die den gesamten Himmel abtasten, gefunden werden
Die Ergebnisse des Teams werden im Journal Nature Astronomy veröffentlicht.
24. April 2020/SP
Verein Kuffner-Sternwarte
