War es ein Asteroid, ein Komet oder gar ein außerirdisches Raumschiff? Seit Jahren stehen Astronomen vor einem Rätsel: Oumuamua, ein mysteriöses, langes Objekt, das 2017 in unser Sonnensystem eintrat. Niemals zuvor hatte uns ein derartiges Objekt von jenseits der Reichweite unserer Sonne besucht, und dieser Eindringling bewegte sich so schnell, dass er nicht an die Sonne gebunden sein konnte. Oumuamua, wie ihn die Wissenschaftler tauften, war auch insofern seltsam, dass er wie ein Asteroid aussah, sich aber wie ein Komet verhielt.
Seit seiner überraschenden Ankunft im Sonnensystem im Jahr 2017 hat das interstellare Objekt Oumuamua die Wissenschaftler vor ein Rätsel gestellt. Zwei US-Astronomen glauben nun, eines der anhaltenden Rätsel des Weltraumfelsens gelöst zu haben. Zunächst für einen Asteroiden gehalten, später als wahrscheinlicher Komet umgedeutet und von einigen sogar für ein mögliches außerirdisches Raumschiff gehalten, raste Oumuamua Ende 2017 mit einer Länge von 200 Metern durch das zentrale Sonnensystem. Während seines kurzen Besuchs näherte sich der Felsen der Erde bis auf 24 Millionen Kilometer, etwa 62 Erd-Mond-Entfernungen, und verschwand einige Wochen nach seiner Entdeckung.
Beobachtungen, die innerhalb dieses kurzen Zeitraums gemacht wurden, bewiesen bald, dass Oumuamua sich auf einer, wie Astronomen es nennen, “hyperbolischen” Bahn befand. Das ist eine bumerangförmige Flugbahn, die darauf hindeutet, dass der Felsen nicht in unserem Sonnensystem beheimatet ist, sondern nur durch die Nachbarschaft der Sonne flog und nie wieder gesehen werden würde. Als erster interstellarer Körper, der jemals beobachtet wurde, war Oumuamua eine Sensation und veranlasste Astronomen auf der ganzen Welt, sich in die verfügbaren Daten zu vertiefen, um alles über das Objekt zu erfahren, was es zu erfahren gab. Sie gaben dem Objekt den Namen 1I/2017 U1 (Oumuamua), hawaiianisch für “ein Bote aus der Ferne, der zuerst ankommt”.
Eine der Fragen, um deren Beantwortung sich die Wissenschaftler bemühten, hatte mit der Geschwindigkeit von Oumuamua zu tun, die bei der Umrundung der Sonne zuzunehmen schien. Große Körper wie Planeten und Sterne können kleineren Objekten, einschließlich Kometen und Asteroiden, einen Gravitationsstoß geben, der sie beschleunigt. Doch im Fall von Oumuamua, der mit 87 Kilometer pro Sekunde dreimal so schnell wie ein durchschnittlicher Komet des Sonnensystems unterwegs war, konnten diese Gravitationsstöße die beobachtete Beschleunigung nicht erklären.
Diese Beschleunigung veranlasste viele Wissenschaftler zu dem Schluss, dass es sich bei Oumuamua nicht um einen Asteroiden, sondern um einen Kometen handeln müsse. Kometen im Sonnensystem erhalten zusätzlichen Schwung durch das Wasser und den Staub, die aus ihren eisigen Kernen verdampfen, wenn sie sich in der Nähe der Sonne erwärmen. Diese Kometen sind jedoch berühmt für ihre spektakulären Schweife, die infolge des Ausgasungsprozesses aufleuchten. Und Oumuamua zeigte keine Anzeichen eines Schweifs.
Viele Wissenschaftler haben versucht, den Mechanismus hinter Oumuamuas Beschleunigung zu erklären – aber alle vorgeschlagenen Ideen wiesen erhebliche Lücken auf. In einer neuen Studie, die am Mittwoch im Fachmagazin Nature veröffentlicht wurde, schlagen Jennifer Bergner, Assistenzprofessorin für Chemie an der University of California, und Darryl Seligman, Postdoktorand der US National Science Foundation an der Cornell University in New York, eine neue Theorie vor, die das Rätsel um den Himmelskörper womöglich endlich aus der Welt schaffen könnte.
“Ich versuche schon seit mehreren Jahren, die Ausgasungen zu erklären”, erklärte Seligman Reportern. “Zuerst dachte ich, dass vielleicht nur nicht zu viel Staub in der Ausgasung war, um die Koma zu bilden. Später dachten wir, dass sie vielleicht aus etwas flüchtigerem Material besteht als das, was wir in normalen Kometen sehen, wie Wasserstoff, Stickstoff oder Kohlenmonoxid. Aber bei jeder dieser Erklärungen gab es theoretische Probleme.”
Wasserstoff zum Beispiel würde extrem niedrige Temperaturen erfordern, um zu Objekten von der Größe von Oumuamua zu gefrieren, und solche Temperaturen erwarten die Wissenschaftler nicht in den dichten Molekülwolken, in denen sich diese Objekte bilden, sagte Seligman. Stickstoff ist in der Milchstraße nicht allgegenwärtig genug, um die erwartete Anzahl solcher Körper in der Galaxie zu erklären, fügte er hinzu. Seligman und Bergner sind dennoch der Meinung, dass die chemische Zusammensetzung von Oumuamua nicht außergewöhnlich ist. Stattdessen könnte das Objekt Prozessen außerhalb des Sonnensystems unterworfen gewesen sein, die Astronomen von unseren Beobachtungen der heimischen Kometen her nicht bekannt sind.
“Ein Komet, der durch das interstellare Medium reist, wird im Grunde von der kosmischen Strahlung gekocht und bildet dabei Wasserstoff”, hob Bergner in einer Erklärung hervor. “Unsere Überlegung war: Wenn das passiert, könnte man ihn dann tatsächlich im Körper einfangen, sodass er, wenn er ins Sonnensystem eintritt und sich erwärmt, diesen Wasserstoff ausgast?” Die Berechnungen des Teams zeigten, dass die Kraft dieses ausgasenden Wasserstoffs theoretisch die seltsame Beschleunigung von Oumuamua erklären könnte. Die Astronomen fanden sogar mehr als 40 Jahre alte experimentelle Studien, die zeigten, dass hochenergetische Teilchen, wie sie in der kosmischen Strahlung vorkommen, molekularen Wasserstoff von Wassereis abspalten können, ihn aber in einem Eisblock gefangen halten.
“Das Schöne an Jennys Idee ist, dass es genau das ist, was mit interstellaren Kometen passieren sollte”, so Seligman. Astronomen waren zuvor davon ausgegangen, dass Oumuamua ein Asteroid oder sogar ein Splitter aus Wasserstoff-Eis gewesen sein könnte, der sich in einer kalten interstellaren Wolke aus Staub und Gas gebildet hat. Seligman, der diese Idee im Jahr 2020 vorschlug, favorisiert nun jedoch die Kometenerklärung. “Diese Theorie erklärt jeden einzelnen merkwürdigen Aspekt von Oumuamua”, sagte er. “Wir hatten all diese dummen Ideen, wie Wasserstoff-Eisberge und andere verrückte Dinge, und das ist einfach die allgemeinste Erklärung.” Es gab auch weithin widerlegte Behauptungen, dass Oumuamua eine außerirdische Sonde sein könnte, die beim Vorbeiflug an unserer Sonne ein Triebwerk abfeuerte. “Können wir das jetzt ausschließen? Ich würde sagen, ja”, betonte Bergner.
Obwohl Oumuamua für immer verschwunden ist, hoffen Bergner und ihr Team, dass schon bald neue interstellare Besucher entdeckt werden, die den Astronomen helfen werden, alle verbleibenden Antworten zu finden, und der Menschheit vielleicht auch ein Fenster zu anderen Sternensystemen in unserer Milchstraßengalaxie bieten. Neue Teleskope, die jene Forschung vorantreiben sollen, werden voraussichtlich innerhalb des nächsten Jahrzehnts in Betrieb genommen. Das James Webb Space Telescope und insbesondere die große Himmelsdurchmusterung des künftigen Vera C. Rubin Observatory, die im Jahr 2024 beginnen soll, werden voraussichtlich weitere derartige Objekte entdecken und genauer untersuchen können.
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