Oddball Object Tumbling unter den Sternen könnte Planetary Science stören

Der erst kürzlich entdeckte Besucher unseres Sonnensystems, ein kürzlich entdecktes Objekt namens "Oumuamua", könnte ein Goldgräber für Forscher sein. Mit nur einem kurzen Zeitfenster, um den zigarrenförmigen Wanderer zu beobachten, bevor er über die Reichweite unserer besten Teleskope hinauszoomt, haben Astronomen ihre Beobachtungen vollgestopft mit der Hoffnung, mehr über diesen interstellaren Eindringling zu erfahren. Das sich schnell bewegende Objekt ist nicht nur an sich faszinierend; es kann auch Einsichten darüber liefern, wie Planetensysteme sich entwickeln.

"Oumuamua hat am 19. Oktober dieses Jahres die Augen der Astronomen auf sich gezogen. Berechnungen ergaben, dass sich das Weltraumgestein mit 26 Kilometern pro Sekunde relativ zur Sonne bewegte, ein schneller Streifen, der zusammen mit seiner extrem verlängerten Umlaufbahn andeutete, dass er von außerhalb des Sonnensystems kam. Teleskope richteten sich schnell auf das Objekt, und die meisten Forscher erwarteten einen Kometenschweif, der von einem eisigen Besucher zurückging, als er sich der Sonne näherte. Aber zu ihrer Überraschung zeigte Oumuamua keine. Stattdessen sah es eher wie ein Asteroid aus. "Es ähnelt nicht einem Kometen - es hatte überhaupt keinen Schwanz", sagt Karen Meech, die Kometen an der Universität von Hawai'i in Mnoa studiert. Meech nutzte das Hubble Space Telescope und andere Observatorien der NASA, um den geheimnisvoll inerten Weltraumtouristen zu untersuchen.

Asteroid oder Komet - warum ist das wichtig? Die Antwort knüpft an unser Verständnis davon an, wie Planetensysteme im Laufe der Zeit in ihren "protoplanetaren" Scheiben um junge Sterne wachsen. Neugeborene Riesenplaneten können sich gegenseitig bedrängen, indem sie sich mit ihrer Schwerkraft gegenseitig herumdrücken. Sie beherrschen auch ihre Größe über ihre kleineren benachbarten Welten - und besonders über die kilometergroßen Objekte, die "Planetesimale" genannt werden, die als Abfall vom planetenbildenden Prozess zurückbleiben. Wenn ein riesiger Planet sein Gewicht herumwirft, kann mehr als die Hälfte dieser Planetesimale aus dem System geschleudert werden. Da der größte Teil einer typischen protoplanetaren Scheibe eisig ist, verwendete Meech im Jahr 2016 Sonnenbeobachtungen, um zu schätzen, dass es für jedes steinige Objekt bis zu 10.000 eisige Objekte gab - eisige Objekte sollten die Ejekta dominieren.

Die Lage macht auch einen Unterschied darin, was rausgeworfen wird. Die meisten Gasriesen liegen auf der anderen Seite der "Schneelinie", einer Abgrenzung in einer protoplanetaren Scheibe, deren Zusammensetzung sich von meist Gestein zu meist Eis verschiebt. Objekte auf der Sternseite sind bei Sternenlicht trocken und damit überwiegend steinig gebacken, während Objekte auf der dunkleren Außenseite kälter sind und mehr Eis zurückhalten. In unserem Sonnensystem liegt die Schneegrenze zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, und die Astronomen glauben, dass die Entfernung ungefähr dort liegt, wo sie für andere sonnenähnliche Sterne begann. Da abgelegene Gasriesen ihre Umlaufbahnen verschieben, interagieren sie eher mit nahegelegenem Eis als das entferntere, felsige Material, das näher am Stern liegt. Dies verstärkt die Idee, dass die meisten interstellaren Besucher eisig sein sollten - einschließlich Oumuamua .

"Die Population von Planetesimalen, die im Weltraum schweben, sollte von Kometen und nicht von Asteroiden beherrscht werden", sagt Sean Raymond, Astronom am Astrophysik-Labor in Bordeaux in Frankreich, der das frühe Sonnensystem modelliert. In einer neueren Arbeit argumentiert Raymond, dass der extrasolare Besucher mehr wie ein verstorbener Komet als ein Asteroid ist, basierend darauf, wie die Exoplaneten, die wir bisher beobachtet haben, angelegt sind. "Es ist irgendwie seltsam, dass dieses Objekt 'Oumuamua keine Anzeichen von Aktivität hat."

'Oumuamuas kurioser Dreh könnte mit seinen Ursprüngen zusammenhängen. Laut einer neuen Studie, die auf dem Preprint-Server arXiv.org veröffentlicht wurde, taumelt der Besucher willy-nilly, anstatt sich sanft um seine Achse zu drehen. Die Forscher, die sich aufgrund von Embargo-Bedenken geweigert hatten, zu kommentieren, geben in ihrem Artikel an, dass "Oumuamua wahrscheinlich in sein Stammplanetensystem einbricht und gut taumeln wird, nachdem es uns verlassen hat." Oumuamuas Antrag, spekulieren sie, Dies könnte durch eine lange Kollision mit einem anderen Körper oder durch die extreme Gezeitenmomente verursacht worden sein, die es während seines Auswurfs aus seinem ursprünglichen Planetensystem erfahren hat, oder sein Spin könnte aus der jetartigen Ausgasung von im Sonnenlicht verdampfendem Eis stammen Erzeugt einen Kometenschweif.

Aber auch hier schien der Gegenstand nicht zu sprießen, wenn er sich unserer Sonne näherte. Wenn Oumuamua tatsächlich ein eisiger Körper ist, wie konnte es dann vermieden werden, einen Kometenschweif zu bilden? David Jewitt, ein Astronom an der Universität von Kalifornien, Los Angeles, vermutet, dass Eis unter einer Schicht aus Material verborgen sein könnte, das durch die kosmischen Strahlen beschädigt wurde, die 'Oumuamua bombardierten, während es durch den Weltraum reiste. "Die verlängerte Exposition wird auf die Oberfläche anprallen" und eine schützende Kruste bilden, sagt er.

Eine Kruste von nur einem halben Meter könnte ausreichen, um das Eis abzuschirmen, fügt Jewitt hinzu. Er berechnete, wie sich die Hitze durch das Objekt bewegt haben könnte, indem er Analoga des Sonnensystems benutzte, weil seine Oberflächenzusammensetzung unbekannt ist, und fand, dass es nicht sehr weit kommen würde. "Man müsste nur ein oder zwei Meter in die Oberfläche gehen", sagt er, "um die" interstellare Temperatur "zu erreichen," was nur ein paar Grad über dem absoluten Nullpunkt liegt.

Nicht jeder denkt, Oumuamua könnte ein krustiger Komet sein. "Ich würde nicht erwarten, dass flüchtige Stoffe auf eine bestimmte Art versiegelt werden", bemerkt Meech. David Trilling, der Asteroiden an der Northern Arizona University studiert, sagt, dass, obwohl es möglich ist, primitives Material im Sonnensystem stark zu bestrahlen, "es nicht offensichtlich ist, dass man diesen bestrahlten Strom auf ein interstellares Objekt bekommen kann".

Unglücklicherweise werden wir wahrscheinlich nie wissen, welche Materialien 'Oumuamua' enthalten, weil es sich auf dem Weg aus dem Sonnensystem viel zu schnell bewegt, um eine realistische Chance zu haben, selbst mit unserem schnellsten Raumfahrzeug nachzukommen.Aber es ließ die Astronomen über den nächsten aufgeregt; Sie erwarten, in naher Zukunft einen interstellaren Besucher pro Jahr zu sehen. Wenn diese Objekte alle felsig sind, könnte das schlechte Nachrichten für unser Verständnis der Planetenentstehung bedeuten. "Wenn die ersten 10 [Objekte] allesamt steinig wären, dann würde das bedeuten, dass wir wirklich etwas Wichtiges machen", sagt Raymond. Höchstwahrscheinlich würde es bedeuten, dass das felsige Material einen viel größeren Teil der Geburtsscheiben ausmacht als von den Modellen erwartet. "Wir müssen weit weg sein, wo sich Planetesimale bilden", sagt er.

In einer separaten Veröffentlichung U.C. Der Santa Cruz Astrophysiker Greg Laughlin schätzt, dass eine Fülle von felsigen interstellaren Reisenden ungefähr 200 Erdmassen von Trümmern erfordern würde, die von jedem Planeten-hostenden Stern ausgestoßen werden, anstatt die 10 Erdmassen, die gegenwärtige Modelle verlangen. "Es funktioniert einfach nicht", sagt er. "Es ist nur ein bisschen zu viel verlangt."

Wenn Oumuamua eisig ist, glaubt Laughlin, dass es wichtige Implikationen für Neptun-Welten in den äußeren Regionen anderer Planetensysteme hat, die eine Herausforderung zu beobachten waren. Da ferne Jupiter-Welten nur etwa bei einem von zehn Sternen zu finden sind, glaubt er, dass das Ausstoßen von 'Oumuamua-artigen Objekten möglicherweise von einer noch unentdeckten Population eisiger Neptun-ähnlicher Welten in Jupiter-freier Form benötigt wird Systeme.

Vorerst warten die Wissenschaftler darauf, dass mehr Touristen aus anderen Sonnensystemen zu Besuch kommen - hoffentlich strömen lange Schwänze hinter ihnen her. "Es ist nicht hoffnungslos", sagt Jewitt. "Wir müssen nur auf die nächsten 10 oder so warten, um entdeckt zu werden. Wenn keine wie ein Komet aussieht, wäre das interessant. Es würde uns ein bisschen mehr erzählen, als nur ein Objekt zu sehen."

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