Interstellare Objekte: Eine neue Grenze in der Astronomie

In den letzten Jahren wurden zwei Objekte mit den Namen 1I/'Oumuamua und 2I/Borisov in unserem Sonnensystem entdeckt. Die sind besonders, weil sie von ausserhalb unseres Sonnensystems kommen und damit die ersten bekannten interstellaren Objekte sind. Ihre Ankunft hat bei Wissenschaftlern für viel Aufregung gesorgt. Sie wollen mehr über diese Objekte herausfinden, einschliesslich ihrer Eigenschaften und wie sie hierher gekommen sind. Obwohl wir bisher nur zwei dieser interstellaren Besucher gesehen haben, haben sie ein neues Forschungsgebiet in der Astronomie eröffnet.

#Was sind interstellare Eindringlinge?

Interstellare Eindringlinge sind grosse Körper, die durch unser Sonnensystem reisen, aber aus anderen Sternensystemen stammen. Dieser Artikel gibt einen Überblick darüber, was wir über diese Objekte wissen. Da wir nur zwei Beispiele haben, ist unser Wissen begrenzt, was zu viel Forschung auf Basis von Modellen und Vermutungen führt. Wir werden die beobachteten Daten und einige der relevantesten Studien in diesem Bereich betrachten.

#Der Hintergrund der Kometen

Die meisten Kometen, die wir in unserem Sonnensystem beobachten, kommen aus zwei Hauptbereichen. Eine Gruppe wird als kurzperiodische Kometen bezeichnet, die Orbits von etwa 200 Jahren oder weniger haben. Die haben in der Regel kleine Orbits und werden für gewöhnlich als aus dem Kuipergürtel stammend angesehen, einem Gebiet jenseits der Neptunbahn. Diese Kometen kreisen schon lange in diesem Bereich. Einige Kometen können jedoch instabil werden und vorübergehend in das innere Sonnensystem reisen.

Die andere Gruppe sind langperiodische Kometen, die mehr als 200 Jahre für eine Umrundung der Sonne brauchen. Diese Kometen stammen wahrscheinlich aus einem Gebiet, das als Oortsche Wolke bekannt ist, einem riesigen Bereich, von dem man glaubt, dass er unser Sonnensystem umgibt. Man schätzt, dass die Oortsche Wolke etwa 50.000 astronomische Einheiten (AE) gross ist, wobei eine AE die Distanz von der Erde zur Sonne ist. Die genaue Anzahl der Kometen in der Oortschen Wolke ist ungewiss, aber Schätzungen zufolge könnte es Millionen von ihnen geben.

Diese langperiodischen Kometen wurden näher an den riesigen Planeten in unserem Sonnensystem gebildet. Im Laufe der Zeit wurden sie durch die Gravitationskräfte dieser Planeten in die Oortsche Wolke gedrängt. Es ist wichtig zu beachten, dass die Entstehung der Oortschen Wolke und ihrer Inhalte noch nicht vollständig verstanden ist.

#Verständnis von 1I/'Oumuamua und 2I/Borisov

1I/'Oumuamua und 2I/Borisov zeigen signifikante Unterschiede in ihren Eigenschaften und ihrem Verhalten. 1I/'Oumuamua wurde 2017 zum ersten Mal entdeckt und hatte eine ungewöhnliche Form, die an eine Zigarre oder einen Pfannkuchen erinnerte, was ganz anders ist als typische Kometenformen. Es drehte sich auch schnell, mit einer Rotationsperiode von etwa 8 Stunden und einer breiten Palette von Helligkeitsvariationen.

Im Gegensatz dazu zeigte 2I/Borisov, das 2019 entdeckt wurde, typische Kometeneigenschaften, einschliesslich eines hellen Koma und eines Schweifs aus Gas und Staub, was darauf hindeutet, dass es aktiv Gas freisetzte. Dieser Komet zeigte deutliche Anzeichen von Aktivität, was es Wissenschaftlern ermöglichte, mehr Daten über seinen Kern und andere Eigenschaften zu sammeln.

#Unterschiede in den orbitalen Eigenschaften

Beide interstellar Objekte wurden analysiert, um ihre Orbits und Bewegungen im Raum zu bestimmen. Bei langperiodischen Kometen messen Wissenschaftler oft Eigenschaften wie die grosse Halbachse, die Exzentrizität und die Neigung ihrer Orbits. Die Exzentrizität misst, wie stark der Orbit gestreckt ist, während die Neigung angibt, wie schief der Orbit im Vergleich zu einer Referenzebene ist.

1I/'Oumuamua hat eine Bahn, die sich von typischen Kometen durch ihre hohe Exzentrizität abhebt. Das bedeutet, dass es einen sehr elongated orbit hat, der es weit von der Sonne und wieder zurück bringt. Andererseits hat 2I/Borisov eine standardmässigere Kometenbahn, was darauf hindeutet, dass seine Ursprünge mehr im Einklang mit dem stehen, was wir von Kometen im Sonnensystem erwarten.

#Eigenschaften von 1I/'Oumuamua

1I/'Oumuamua ist besonders interessant aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften. Optische Beobachtungen deuteten darauf hin, dass es kein Gas freisetzte, was bedeutet, dass es keine Gase oder Staub wie typische Kometen entliess. Diese Abwesenheit eines Schwans oder Komas ermöglichte es Wissenschaftlern, seinen Kern direkt zu untersuchen.

Die Messungen von 1I/'Oumuamua zeigen, dass es eine sehr elongated Form hat, die für himmlische Objekte ziemlich ungewöhnlich ist. Die geschätzten Abmessungen deuten darauf hin, dass es etwa 110 Meter lang sein könnte, aber seine Breite ist ungewiss. Die Oberflächenmerkmale des Objekts und ob es eine konstante Reflexionsfähigkeit (Albedo) hatte, sind unklar. Diese Merkmale stellen Wissenschaftler vor die Herausforderung, seine Form und Dynamik ohne die typischen Gasfreisetzungen zu erklären, die bei anderen Kometen zu sehen sind.

#Eigenschaften von 2I/Borisov

Im Gegensatz dazu zeigte 2I/Borisov deutliche Anzeichen von Kometenaktivität sowohl bevor als auch nachdem es in der Nähe der Sonne vorbeizog. Beobachtungen deuteten darauf hin, dass es von einem hellen Koma umgeben war, das eine Wolke aus Gas und Staub ist, die durch die Sublimation von Eis beim Annähern an die Sonne entsteht.

Der Kern von 2I/Borisov wurde nicht direkt beobachtet, aber Wissenschaftler haben obere und untere Grössenlimits basierend auf seiner Helligkeit festgelegt. Der Komet setzte nachweisbare Mengen an Gasen frei, darunter Wasser und Kohlenmonoxid, die typisch für Kometen in unserem Sonnensystem sind. Die Detektion dieser Gase legt nahe, dass 2I/Borisov in einer kühleren Umgebung, wahrscheinlich bei sehr niedrigen Temperaturen, entstanden ist.

#Nicht-gravitative Bewegung

Beide interstellaren Objekte zeigten auch nicht-gravitative Bewegung, also eine Beschleunigung, die nicht durch Gravitation verursacht wird. Bei typischen Kometen resultiert diese Bewegung normalerweise aus der Gasfreisetzung, bei der Gas von der Oberfläche des Kometen entweicht und einen Schub in die entgegengesetzte Richtung verursacht.

2I/Borisov hatte genug Gasfreisetzung, um die gemessene Beschleunigung zu erklären, aber 1I/'Oumuamua warf Fragen auf. Es gab keine nachweisbare Gasfreisetzung, was zu Spekulationen über alternative Erklärungen für seine Bewegung führte. Einige Forscher haben vorgeschlagen, dass der Druck der Sonnenstrahlung oder andere unbekannte Faktoren die beobachtete Beschleunigung erklären könnten.

#Mögliche Ursprünge der interstellaren Objekte

Die Herkunft dieser interstellaren Eindringlinge ist immer noch ein Rätsel. Forscher haben mehrere Möglichkeiten vorgeschlagen, wie diese Objekte in unser Sonnensystem gelangt sind. Eine Idee besagt, dass sie während der frühen Planetenbildung aus ihren Heimatsternensystemen ausgestossen wurden. Wenn Planeten wachsen, können sie die Orbits nahegelegener kleiner Körper stören, was dazu führt, dass einige in den interstellaren Raum geworfen werden.

Eine andere Erklärung bezieht sich auf die Evolution von Sternen. Wenn ein Stern seinen Brennstoff aufbraucht und Veränderungen durchläuft, kann er Masse verlieren, was die Orbits umgebender Objekte stören kann, wodurch einige möglicherweise in den interstellaren Raum gelangen.

Zusätzlich könnten Interaktionen mit molekularen Wolken in der Galaxie ebenfalls eine Rolle bei der Streuung dieser interstellaren Objekte spielen, was das Verständnis ihrer Ursprünge weiter kompliziert.

#Die Population der interstellaren Objekte

Obwohl wir bisher nur zwei interstellare Objekte beobachtet haben, schätzen Wissenschaftler, dass noch viele weitere durch unser Sonnensystem reisen könnten. Modelle, die auf dem Verhalten von 1I/'Oumuamua basieren, deuten darauf hin, dass interstellare Objekte relativ häufig sein könnten, mit Vorhersagen, wie viele in unserer Nähe zu einem bestimmten Zeitpunkt existieren könnten.

Schätzungen für die Anzahl ähnlicher interstellarer Körper legen nahe, dass Tausende in der Galaxie vorhanden sein könnten, was ihre Untersuchung zu einem spannenden Bereich für zukünftige Forschungen macht. Das Verständnis der Population dieser Eindringobjekte könnte nicht nur Einblicke in die Entstehung unseres Sonnensystems geben, sondern auch in die Dynamik anderer Sternensysteme.

#Die Zukunft der Forschung zu interstellaren Objekten

Mit dem technologischen Fortschritt hoffen Astronomen, weitere Beispiele für interstellare Objekte zu entdecken. Die kommenden Teleskope, wie das Vera Rubin Observatorium, zielen darauf ab, den Himmel detaillierter als je zuvor zu scannen. Das könnte potenziell zur Entdeckung weiterer interstellarer Besucher führen und Daten liefern, die helfen könnten, viele der Fragen zu beantworten, die durch 1I/'Oumuamua und 2I/Borisov aufgeworfen wurden.

Jede neue Entdeckung wird einer strengen Beobachtung und Analyse unterzogen, um ihre Eigenschaften, Ursprünge und die Auswirkungen auf unser Verständnis des Universums zu verstehen. Indem Wissenschaftler mehr dieser Objekte untersuchen, werden sie in der Lage sein, ein klareres Bild von der Natur und dem Verhalten interstellarer Körper zu zeichnen und unser Wissen über das Universum zu erweitern.

#Fazit

Die Entdeckung von 1I/'Oumuamua und 2I/Borisov hat ein neues Kapitel in der Astronomie aufgeschlagen und gezeigt, dass unser Sonnensystem Teil einer viel grösseren kosmischen Umgebung ist, die mit Objekten gefüllt ist, die zwischen Sternen reisen. Obwohl noch viel über diese interstellaren Eindringlinge unbekannt ist, versprechen laufende Forschungen und technologische Fortschritte, Licht auf ihre Ursprünge, Eigenschaften und Bedeutung im grossen Zusammenhang des Universums zu werfen. Mit jedem neuen interstellar Objekt, das entdeckt wird, machen wir einen weiteren Schritt in Richtung Verständnis der Komplexität von himmlischen Dynamiken und der Kräfte, die das Universum formen.