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Eines der großen Mysterien des zottigen Himmels fasziniert Astronomen weiterhin. Das wäre die Natur eines seltsamen Eindringlings, Oumuamua, der 2017 durch das Sonnensystem gesaust kam. Interstellarer Komet? Kosmischer Eisberg? Außerirdisches Weltraumwrack?
Diese Woche boten zwei Astronomen der Arizona State University, Alan Jackson und Steven Desch, die bisher solideste Erklärung: Oumuamua war ein Chip von einem weit entfernten Planeten, der zu einem anderen Stern gehörte. Vor langer Zeit wurde es durch eine Kollision mit einem Asteroiden abgebrochen und durch den Weltraum geschleudert.
„Diese Forschung ist insofern aufregend, als wir wahrscheinlich das Rätsel gelöst haben, was Oumuamua ist, und wir es vernünftigerweise als einen Brocken eines ‚Exo-Pluto‘ identifizieren können, eines Pluto-ähnlichen Planeten in einem anderen Sonnensystem“, sagte Dr. Desch heißt es in einer von der American Geophysical Union veröffentlichten Erklärung. „Bis jetzt hatten wir keine Möglichkeit zu wissen, ob andere Sonnensysteme Pluto-ähnliche Planeten haben, aber jetzt haben wir gesehen, wie ein Teil eines Planeten an der Erde vorbeigezogen ist.“
Sie gaben ihre Ergebnisse bei einem Treffen der 52. Lunar and Planetary Sciences Conference am 17. März und in zwei Artikeln im Journal of Geophysical Research: Planets bekannt.
Die entscheidenden Worte sind „wahrscheinlich gelöst“. Obwohl sich Astronomen einig sind, dass das neue Modell einige Fragen zum mysteriösen Vorbeiflug beantworten könnte, bleiben viele weitere in Bewegung.
„Was Oumuamua sowohl interessant als auch frustrierend macht, ist, dass keine der Theorien ein Volltreffer ist“, sagte Gregory Laughlin, ein Astronom in Yale, der Oumuamua studiert hat.
Astronomen auf Hawaii, die nachts mit dem Pan-STARRS1-Teleskop auf Maui nach Killer-Asteroiden und anderen Blitzen patrouillierten, entdeckten am 19. Oktober 2017 zum ersten Mal dieses mysteriöse Objekt, das mit 80 km/s von der Sonne wegraste. Sie nannten es Oumuamua – Hawaiianisch für „Kundschafter“ oder „Bote“. Aber was war die Botschaft?
Die Flugbahn des Objekts deutete darauf hin, dass es von außerhalb des Sonnensystems gekommen war und dass es nach einem kurzen Summen an den inneren Welten unseres Systems vorbei in den Weltraum unterwegs war. Als es bemerkt wurde, hatte es die Erde bereits passiert. Astronomen schlossen aus den Schwankungen seiner Helligkeit, dass es sich um ein taumelndes Objekt handelte, das länger als breit war.
Astronomen dachten lange, dass ein verwaister Komet der erste interstellare Besucher unserer Region sein könnte, weil sich Kometen, die in fernen Wolken leben, leicht von ihren Heimatsternen lösen. Oumuamua hatte jedoch weder einen Schweif noch die gasförmige Wolke, die sich um einen Kometenkern bildet, sodass er vorläufig als wandernder Asteroid identifiziert wurde.
Die Vorstellung eines Künstlers von einem rötlichen, zigarrenförmigen Stein fand weite Verbreitung. Einige Astronomen haben vorgeschlagen, dass es wie ein Pfannkuchen geformt sein könnte.
Aber als Oumuamua auf dem Weg aus dem Sonnensystem war, beschleunigte es. Kometen verhalten sich oft so, da sie von verdampfenden Gasstrahlen auf ihrer Oberfläche einen Tritt erhalten. Vielleicht war es also doch ein Komet – aber ein seltsamer. Eine Illustration, die das Ergebnis von Dr. Jackson und Dr. Desch begleitet, zeigt, dass es wie ein Cracker oder sogar ein fliegender Kuhchip aussieht.
Das Rätsel vertiefte sich 2018 mit der Entdeckung von 2I/Borisov, einem weiteren interstellaren Eindringling, der sich eher wie ein gewöhnlicher Komet verhielt.
Theorien und Modelle sind in der Literatur reichlich vorhanden. Avi Loeb, ein Astronom in Harvard, ritt Anfang des Jahres mit dem Buch „Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth“ (Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth) auf die Bestsellerliste und argumentierte, dass Oumuamua eine Art außerirdisches Raumschiff sei, und schimpfte darüber astronomische Gemeinschaft dafür, dass sie nicht mehr über den Tellerrand hinausblicken über außerirdisches Leben. Die zugeschriebene Form des Objekts, sagte er, könnte perfekt mit der eines Lichtsegels des Typs übereinstimmen, den Dr. Loeb und seine Kollegen in einem ehrgeizigen Projekt namens Breakthrough Starshot hoffen, irgendwann in diesem Jahrhundert nach Alpha Centauri zu schicken.
Aber ein internationales Team von Kometenexperten, das 2019 unter dem Namen The Oumuamua ISSI Team in Nature Astronomy schrieb, kam zu dem Schluss, dass alle Daten mit „einem rein natürlichen Ursprung“ für Oumuamua übereinstimmen.
Letztes Jahr schlugen Dr. Laughlin von Yale und sein Student Darryl Seligman, jetzt an der University of Chicago, vor, Oumuamua sei ein ursprünglicher Eisberg aus Wasserstoff, der sich im dunklen, kalten Zentrum einer Molekülwolke gebildet habe, einer der riesigen Ansammlungen von Urzeit Gas, aus dem Sterne entstehen.
Das Problem war, dass es schwer zu erklären war, wie der Wasserstoff, der bei einer Temperatur von etwa 3 Grad Kelvin, knapp über dem absoluten Nullpunkt, gefriert, auf der langen Reise von seiner Geburt bis hierher gefroren bleiben würde.
Inspiriert von der Wasserstoffeis-Idee untersuchten Dr. Jackson und Dr. Desch andere Arten von Eisbergen, die die Rechnung erfüllen könnten. Sie stießen schließlich auf Stickstoff.
„Wir haben noch nie Beispiele für Wasserstoffeis in der Natur gesehen“, sagte Dr. Desch in einer E-Mail. Aber als die Raumsonde New Horizons 2015 am zuvor unerforschten Pluto vorbeiflog, fand sie eine Welt voller Stickstoffgletscher vor.
„Oumuamua war klein, etwa halb so lang wie ein Häuserblock und nur so dick wie ein dreistöckiges Gebäude, aber es war sehr glänzend“, schrieben sie in einer ihrer Zeitungen. „Der Glanz entspricht in etwa dem der Oberflächen von Pluto und Triton, die ebenfalls mit Stickstoffeis bedeckt sind.“ Triton ist ein Mond des Neptun.
In dem von Dr. Desch und Dr. Jackson favorisierten Szenario wurde der entstehende Oumuamua vor etwa einer halben Milliarde Jahren von einem Pluto-ähnlichen Objekt abgestoßen, das einen fernen Stern umkreiste. Es wäre ursprünglich rundlich gewesen, aber als es durch den Weltraum reiste, wurde es von kosmischen Strahlen weggeschnitten.
Als es ungefähr 1995 in unser Sonnensystem eindrang, hatte es nach ihrem Modell die Hälfte seiner ursprünglichen Masse verloren. Während seines Umlaufs um die Sonne ist es wahrscheinlich zu einem Splitter geschmolzen, wie ein Stück Seife unter der Dusche, sagen die Forscher. Nur 10 Prozent wären übrig geblieben, wenn es das Sonnensystem verlassen hätte, verstärkt durch die raketenartige Wirkung des verdampfenden Stickstoffs.
Stickstoff sublimiert bei etwa 25 Grad Kelvin, sagte Dr. Desch: „Wir berechnen, dass Oumuamua Temperaturen im Bereich von 45 bis 50 K erreichte, während es die Sonne umkreiste, also sublimierte es wie verrückt Stickstoffgas, daher der starke Massenverlust.“
Er und Dr. Jackson schlossen in ihrer Arbeit: „Ein Hauptvorteil des Vorschlags, den wir hier für ein Stickstoffeisfragment vorbringen, besteht darin, dass es gleichzeitig alle wichtigen Beobachtungsmerkmale von Oumuamua erklären kann und dass Material dieser Zusammensetzung in der gefunden wird Sonnensystem. Wir schließen daraus, dass Oumuamua ein Beispiel für ein ungewöhnliches, aber sicherlich kein exotisches Objekt ist: ein Fragment eines differenzierten Pluto-ähnlichen Planeten aus einem anderen Sternensystem.“
Natürlich ist das nicht das Ende der Geschichte.
In einer E-Mail beschwerte sich Dr. Loeb unter anderem darüber, dass Oumuamua, wenn es aus Stickstoff bestehe, auch Kohlenstoff enthalten sollte (der vom Spitzer-Weltraumteleskop nicht entdeckt wurde), da sowohl Stickstoff als auch Kohlenstoff zusammen von einem thermonuklearen Kohlenstoff-Stickstoff produziert werden -Sauerstoffkreislauf in Sternen.
Dr. Desch antwortete in einer E-Mail: „Gesprochen wie ein Kosmologe!“ Er fuhr fort, dass Planeten Möglichkeiten haben, die Elemente, mit denen sie geboren wurden, zu sichten und zu trennen. Andernfalls sollte die Erdatmosphäre, die zu 79 Prozent aus Stickstoff besteht, mehrere Prozent Kohlenstoff statt ein Zehntel von 1 Prozent Kohlenstoff enthalten. Oder, wie ein anderer Astronom betonte, die Großen Seen wären alle voller glitzerndem Wasser.
Dr. Desch stellte außerdem fest, dass die rötliche Farbe von Oumuamua genau der Röte des Eises auf Pluto entspricht, das zu 0,1 Prozent aus Kohlenstoff in Form von Methan besteht.
Ein weiteres Thema sind Statistiken. Wie kommt es, dass diese kosmischen Eisberge so häufig vorkommen – laut einer Berechnung von Dr. Laughlin mehr als 50 Billionen pro Kubiklichtjahr im Weltraum –, dass das Pan-STARRS-Projekt nach nur fünf Jahren der Suche einen entdeckt hätte?
„Das übt einen großen Druck auf die Galaxie aus, Exo-Plutos herzustellen“, sagte Dr. Laughlin.
Wenn ja, war Oumuamua sozusagen nur die Spitze eines unerwarteten Eisbergs, und genau das behaupten Dr. Desch und Dr. Jackson.
Viele Dinge werden aus Planetensystemen ausgestoßen, wies Dr. Desch darauf hin; ältere Veröffentlichungen gingen davon aus, dass diese so groß wie Kometen sein würden, und sagten sie daher in viel geringerer Anzahl voraus. Aber wenn sie kleiner sind, fügte Dr. Desch hinzu, würden viel mehr Fragmente herausfliegen, also wäre etwas wie Oumuamua nicht unbedingt eine Anomalie.
„Bisher haben wir unter den interstellaren Objekten ein N2-Eisfragment und einen Kometen gesehen“, schrieb er in einer E-Mail. „Statistiken mit kleinen Zahlen werden nicht viel kleiner.“ Diese Zahlen waren nach ihren Berechnungen ungefähr das, was erwartet wurde, sagte er: „Vielleicht hatten wir ein bisschen Glück, so schnell einen zu sehen, aber es ist kein Zufall oder so. Dies ist ein übliches Objekt, das in unser Sonnensystem eindringt.“
Wenn mehr da draußen zu sehen sind, sollten sie bald vom Vera Rubin Observatory, einem riesigen Teleskop in Chile, das später in diesem Jahrzehnt den Himmel verfolgen wird, nachweisbar sein.
Andere Astronomen haben eine andere Entstehungsmechanik vorgeschlagen, bei der ein entfernter Planet, der nahe an seinem Stern vorbeizieht, durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen wird. Dies würde zu Fragmenten führen, die noch länglicher sind und eher einer Zigarre als einem Keks ähneln, was Zweifel an der Theorie des Stickstoffeises aufkommen lässt, sagte Dr. Laughlin. Das ist eine Kontroverse, die durch bessere Bilder gelöst werden könnte, falls und wann der nächste interstellare Eindringling vorbeikommt.
Aber wie Dr. Laughlin sagte, könnte die Natur das letzte Lachen haben. „Angesichts der Faustregel, dass 99 Prozent der eigenen coolen Ideen dazu neigen, nicht zu funktionieren“, sagte er, „denke ich, dass das schlaue Geld bei einem anderen Objekt liegt, bei dem Oumuamuas charakteristische Verrücktheiten nie wieder beobachtet werden.“
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