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Wednesday, February 1, 2023

1I/Oumuamua, der Botschaftler aus fernen Zeiten, der zu uns gesandt wurde

oumuamua mit dem sonnensystem im hintergrund

Der Raum zwischen den Sternen ist leer, so die gängige Meinung. Und eigentlich stimmt das auch, da ist ziemlich viel nichts – doch nicht ganz. So ist in der Wissenschaft in der letzten Zeit öfter vom Kometen Oumuamua die Rede – und tatsächlich ist dieser Himmelskörper ziemlich cool.

In unserem Sonnensystem gibt es verschiedenste Bahnen. Planeten, Asteroiden, Kometen, Monde, Staub, eigentlich umkreist alles die Sonne auf Bahnen und diese Bahnen haben verschiedene Eigenschaften.

Eine davon ist die Exzentrizität, sie beschreibt die Abweichung von einer kreisförmigen Bahn, also „wie oval“ die Bahn ist. Eine Exzentrizität von null entspricht einer perfekten Kreisbahn.

Je näher die Exzentrizität an eins liegt, desto langgestreckter ist nun die Bahn. Die Erdbahn etwa hat eine Exzentrizität von 0.0167086, ist also fast kreisförmig, unter den Planeten hat die Bahn des Merkurs mit 0.205630 die höchste Exzentrizität.

Einige Zwergplaneten, Asteroiden und Kometen haben jedoch noch viel exzentrischere Bahnen, etwa der Zwergplanetenkandidat Sedna mit 0,8587 oder der Halleysche Komet mit 0,967

Nun, als man Oumuamua entdeckt und seine Exzentrizität berechnet hat, kam man auf einen seltsamen Wert: 1,1995. Was bedeutet das, eine Exzentrizität von eins oder größer?

Eins bedeutet eine parabolische Bahn, also eine Bahn, die sich nie schließt, sondern sich einer Senkrechten annähert. Eine Exzentrizität von größer als eins entspricht einer hyperbolischen, also einer geöffneten Bahn.

Das bedeutet, Oumuamua kehrt nie zurück, sondern bewegt sich nur einmal durch das Sonnensystem. 

Ein interstellares Objekt

Daher hat er auch den untypischen vollständigen Namen 1I/´Oumuamua. „1I“ bedeutet, dass er der erste Vertreter dieser neuen Klasse der interstellaren Objekte ist. Und deshalb ist es natürlich eine spektakuläre Entdeckung. Doch nicht nur aus den Gründen und durch die Erklärungsversuche, die man häufig in den Medien hörte.

„Aliens haben die Erde entdeckt – Das legt eine neue Studie zu Oumuamua nah“

Clixoom Science & Fiction

„Oumuamua: Interstellarer Besucher könnte Planetensplitter sein“

National Geographic

Rätselhafter Asteroid: War Oumuamua doch ein Alien-Raumschiff?

Deutschlandfunk

Aber dazu komme ich später. Als Oumuamua entdeckt wurde, war er eigentlich schon auf dem Rückweg. Fünf Tage vor seiner Entdeckung erreichte er seinen nächsten Bahnpunkt zur Erde, und zwar in der 60-fachen Entfernung zwischen Erde und Mond. Als er entdeckt wurde, hatte er schon die 85-fachen Entfernung und war längst auf dem Weg zurück in die Tiefen des Alls.

Es gelang allerdings, die Bahn von Oumuamua zurückzurechnen. So fand man heraus, dass Oumuamua fast senkrecht zu der Ebene der Planeten ins Sonnensystem kam, sogar innerhalb der Bahn des Merkurs.

Dieses Video zeigt die Flugbahn des Himmelskörpers durch unser Sonnensystem.

Die Heimat von Oumuamua

Rechnet man den Weg noch weiter zurück, sieht man, dass Oumuamua aus dem Sternbild Leier kommt und zwar aus der Richtung des hellen Sterns Wega. Grundsätzlich macht das Sinn, schließlich muss ein Himmelskörper eigentlich um einen Stern entstehen, nur dort versammelt sich genug Material. 

Ein Riesenplanet könnte Oumuamua aus seinem Sonnensystem in den interstellaren Raum geschleudert haben. Das ist keinesfalls abwegig, wir beobachten sogar regelmäßig ganze Planeten im interstellaren Raum und die mussten ja auch um einen Stern entstanden sein.

Wenn ganze Planeten aus Sonnensystemen geschleudert werden können, dann sicher auch kleinere Körper. Selbst in unserem Sonnensystem haben wir beobachtet, wie der Jupiter den Kometen C/1980 E1 (Bowell) aus dem Sonnensystem schleuderte.

Doch vom Stern Wega kommt Oumuamua sicher nicht, denn er bräuchte für den Weg von dort hierhin etwa 300.000 Jahre. Zu diesem Zeitpunkt befand sich Wega natürlich nicht an dem Ort, wo sie sich heute befindet. Noch konnte man nicht zweifelsfrei feststellen, wo Oumuamua herkommt.

Man konnte die Herkunft von Oumuamua allerdings bereits auf vier Sterne eingrenzen, von denen alle sogenannte Rote Zwerge, also sehr kleine und dunkle Sterne sind. Auf seinem Weg zur Sonne passierte er zudem wahrscheinlich weitere Sterne, aber in viel größerem Abstand als er die Sonne passierte. So flog er vor über einer Millionen Jahren am Roten Zwerg HIP 3757 vorbei, aber in einer Entfernung von rund zwei Lichtjahren.

Natürlich ist es schwer, die Flugbahn über so weite Distanzen zurückzuverfolgen. HIP 3757 etwa ist ungefähr 77,53 Lichtjahre von der Sonne entfernt. Selbst das Licht benötigt also etwa die Lebenszeit eines Menschen für den Weg, Oumuamua kommt von so weit her, dass man es kaum beschreiben kann.

Stellen wir uns vor, die Sonne wäre so groß wie eine Murmel. Dann hätte die Erde etwa die Größe eines Sandkorns, das die Murmel in 90 Zentimetern Entfernung umkreist. Selbst für diese „kurze“ Strecke bräuchte man mit dem Zug etwa 120 Jahre. HIP 3757 wäre in diesem Vergleich über 4.430 Kilometer entfernt! 

Eigenschaften von Oumuamua

Oumuamua selbst ist wahrscheinlich nur ungefähr 200 Meter groß, es handelt sich um einen Kometen. Vermutlich ist Oumuamua rötlich gefärbt, die Ursache könnten organische Moleküle sein. Auch Wassereis könnte es unter der Oberfläche des Kometen geben.

Das ist interessant, denn wenn Kometen organische Moleküle und Wassereis über riesige Distanzen verbreiten, könnten sie vielleicht Lebensspender sein, welche die Bausteine des Lebens auf ferne Planeten bringen – vielleicht früher auch auf die Erde.

Besondere Aufmerksamkeit hat die Form von Oumuamua erregt, sie wird mit einer Zigarre verglichen. Man vermutet, dass Oumuamua mindestens fünf Mal länger ist als breit.

aufnahme von oumuamua
TELESKOPAUFNAHME VON OUMUAMUA (PUNKT IM BILDMITTELPUNKT), DIE STRICHE IM HINTERGRUND SIND STERNE.

Man vermutet, dass der Komet das Fragment eines größeren Kometen ist, der bei einer nahen Begegnung mit seinem Heimatstern zerrissen wurde. Zudem hat Oumuamua eine feste Kruste, die eher der eines Asteroiden ähnelt, weshalb man ihn sogar lange für einen Asteroiden hielt. 

Wie Oumuamua beschaffen ist, kann man kaum sagen. Rotiert er um seine kürzere Achse, muss er durch innere Spannung zusammengehalten werden. Tut er das jedoch nicht, könnte es sich theoretisch auch um einen sogenannten Rubble Pile handeln, also einen Haufen an Himmelskörpern, die nur durch ihre Gravitation lose zusammengehalten werden.

Mittlerweile vermutet man jedoch eher einen metallischen Körper. Das ist für Kometen sehr ungewöhnlich und deutet darauf hin, dass diese Himmelskörper bei anderen Sternen offenbar anders aussehen können. Sterne, die viele Metalle enthalten, könnten auch von metallischen Planeten, Asteroiden und Kometen umkreist werden.

Schon die längliche Form hat Aufsehen erregt, aber noch seltsamer war die
Flugbahn von Oumuamua durch das Sonnensystem. Alleine durch die Gravitation der Sonne und der Planeten lässt sie sich nicht erklären. Bei der Entfernung von der Sonne bremste der Komet etwas schwächer ab als erklärbar. Oumuamua benötigte also einen zusätzlichen Antrieb, der ihn beschleunigte.
Man vermutet, dass flüchtige Stoffe aufgrund der Hitze ausgasten. Dadurch verursachten sie einen schwachen Rückstoßeffekt wie bei einem Raketentriebwerk. Dies müsste allerdings normalerweise auch die Rotation ändern, doch das wurde nicht beobachtet. 

Ist Oumuamua ein Raumschiff?

Das rief schnell die oben zitierten Spekulationen auf den Plan. Erklärbar wäre die Bahn und auch die mögliche Form nämlich, wenn es sich nicht um ein natürliches Objekt, sondern um ein Sonnensegel einer außerirdischen Zivilisation handelt.

Das man sowas bauen kann, wissen wir, schließlich haben wir selber schon ein Sonnensegel zur Venus geschickt und es gibt auch Überlegungen, eine modifizierte Version für Flüge zu anderen Sternen zu nutzen. Darüber habe ich hier detailliert geschrieben. Ein sehr dünnes und großes Sonnensegel würde durch den Strahlungsdruck der Sonne zusätzlichen Schub gewinnen und somit die Bahnabweichung erklären.

Nun, es dauerte aber nicht lange, bis die Enttäuschung kam:

„‚Oumuamua war wohl doch kein Raumschiff Außerirdischer“

Ach was?

Tatsächlich hat man sich ernsthaft auf die Suche nach Artefakten außerirdischer Spezies gemacht, man kann ja nie wissen. Zunächst beobachtete man aber, dass von Oumuamua keine Funksignale ausgingen, es hat also auf keinen Fall kommuniziert oder Daten versendet.

Zudem hat sich Oumuamua bei seiner Annäherung an die Sonne auf 300°C aufgehitzt. Dass es nicht zerbrochen ist, zeugt von einer einen halben Meter dicken Schutzschicht aus organischen Materialien, die durch den Beschuss mit kosmischer Strahlung erhärtet wurde.

Oumuamua ist ganz sicher natürlichen Ursprungs.

Erreichbarkeit interstellarer Objekte

Wenn Oumuamua schon kein Raumschiff ist, könnten wir dann zumindest eins zu ihm schicken und ihn genauer erforschen? Grundsätzlich ginge das mit heutiger Technologie, aber es wäre eine eine Herausforderung, vor allem weil Oumuamua sich sehr schnell bewegt und das muss er auch, um das Sonnensystem überhaupt verlassen zu können. Er hat eine Geschwindigkeit von 26,3 km/s.

Das Raumschiff, welches das Sonnensystem mit der größten Geschwindigkeit verlässt, ist Voyager 1 mit 16,6 km/s. Dennoch wäre eine Raumsondenmission denkbar, etwa unter Zuhilfenahme des sogenannten Oberth-Effekts.

Er besagt, dass ein Triebwerk effizienter wird, wenn es in einem starken Gravitationsfeld zündet, etwa dem der Sonne. Raumsonden, die wir zur Sonne schicken, werden durch ihre Gravitation beschleunigt und können so viel höhere Geschwindigkeiten erreichen, Parker Solar Probe erreicht etwa zwischenzeitlich bis zu 200 km/s, ist also deutlich schneller als Oumuamua.

Eine Raumsonde, die sich das zunutze macht, könnte 12.030 HE starten und würde durch die Gravitation des Jupiters beschleunigt. 12.049 HE würde sie Oumuamua erreichen. Ob diese Mission stattfindet, ist noch nicht klar. Deutlich konkreter ist jedoch eine Mission der ESA und JAXA, der sogenannte Comet Interceptor. Denn zum Glück ist Oumuamua nicht der einzige interstellare Besucher, man rechnet damit, dass man sie in Zukunft häufiger finden wird und sie uns bisher einfach aufgrund mangelnder Beobachtungstechnik entgingen.

Studien schätzen die Häufigkeit interstellarer Objekte auf eine bis zehn Billionen pro Kubikparsec – eine unfassbare Zahl. Alleine innerhalb der Bahn des Neptuns könnten es etwa 10.000 sein.

bild von 2i/borisov, ein interstellares objekt oumuamua
AUFNAHME DES ZWEITEN ENTDECKTEN INTERSTELLAREN OBJEKTS, DES KOMETEN 2I/BORISOV

So wurde etwa bereits ein zweiter interstellarer Komet namens 2I/Borisov entdeckt. Doch wenn wir diese Himmelskörper entdecken, sind die meist schon wieder auf dem Rückweg. Bis die Entscheidung für eine Raumsonde gefallen ist, sie entwickelt, gebaut und gestartet wurde, ist viel wertvolle Zeit verloren. Daher wird der Comet Interceptor bereits vorher gestartet und erstmal am Lagrange-Punkt L2 zwischen Erde und Mond geparkt, dort kann er sich ohne Antrieb halten.

Entdecken wir dann auf der Erde ein interstellares Objekt, ist die Sonde schon im All und kann ihm von dort aus geradezu entgegen fliegen. Sie besteht aus drei Teilen, die sich vor Ankunft beim Zielobjekt trennen und es aus unterschiedlichen Perspektiven erforschen. Wer weiß schon, was wir dort noch entdecken?

Ein Botschaftler aus fernen Zeiten, der zu uns gesandt wurde, das ist übrigens die Bedeutung des Namens Oumuamua.

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