Ist der „außerirdische Besucher“ Oumuamua wirklich ein außerirdisches Raumschiff? Wissenschaftler haben die neueste Antwort gefunden

Ist Oumuamua ein außerirdisches Raumschiff? Wissenschaftler haben die neueste Antwort gefunden

Observatorien wie das Hubble-Weltraumteleskop der NASA haben entdeckt, dass ʻOumuamua über seltsame, nicht-gravitative Beschleunigungen verfügt, die möglicherweise von kometenähnlichen Gasstrahlen herrühren. Videoquelle: NASA Goddard Space Flight Center/Katrina Jackson Untertitelproduktion: Wowzha

Seltsame Besucher aus dem All

Im Jahr 2017 entdeckten Wissenschaftler ein mysteriöses kleines Objekt, das auf einer schleuderartigen Bahn die Sonne umkreiste, durch das innere Sonnensystem flog und dann in den interstellaren Raum hinausflog. Dies ist der erste Besucher von außerhalb des Sonnensystems. Es hat eine seltsame Form, eine Mischung aus einer Zigarre und einem Pfannkuchen. Die Astronomen nannten ihn „Oumuamua“ (offiziell bekannt als 1I/2017 U1), was auf Hawaiisch „der erste Bote aus der Ferne“ bedeutet.

‚Oumuamua weist Eigenschaften auf, die sich von denen aller bekannten Asteroiden oder Kometen unterscheiden: Er hat weder eine Koma noch einen Schweif wie die meisten Kometen und ist sehr klein, eher wie ein Asteroid. Doch während es sich von der Sonne wegbeschleunigt und in den interstellaren Raum fliegt, weist es entgegen aller Erwartungen eine nicht-gravitationsbedingte Beschleunigung auf.

Dies hat bei einigen Leuten den Verdacht geweckt, dass Oumuamua ein außerirdisches Raumschiff sein könnte.

Dieser kurze Vorbeiflug gab den Forschern nur wenige Wochen Zeit, das mysteriöse Objekt zu untersuchen, und 'Oumuamua gab uns noch mehr Rätsel auf, bevor es für immer verschwand. Auch mehr als fünf Jahre nach seiner Entdeckung tun sich die Forscher noch immer schwer, die wenigen Beobachtungen zu verstehen, die ihnen gelungen sind.

Dieses zusammengesetzte Bild zeigt das interstellare Objekt „Oumuamua“. Als das Teleskop das sich bewegende, mysteriöse Objekt verfolgte, war es von verschwommenen Spuren dunkler Sterne umgeben. Bildnachweis: ESO/K. Meech et al.

Woraus genau besteht ‚Oumuamua? Welche Kraft beschleunigt es nach außen? Handelt es sich um einen Kometen, einen Asteroiden oder, wie manche vermuten, um ein außerirdisches Raumschiff, das von einem Lichtsegel angetrieben wird? Diese Fragen haben bei Wissenschaftlern und in der Öffentlichkeit endlose Spekulationen und Fantasien ausgelöst.

In einem am 22. März in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Artikel schlagen ein Astrochemiker der University of California in Berkeley und ein Astronom der Cornell University vor, dass die Abweichung von ‚Oumuamuas von seiner mysteriösen hyperbolischen Umlaufbahn um die Sonne durch einen einfachen physikalischen Mechanismus erklärt werden könnte.

Dieser Mechanismus dürfte bei vielen Eiskometen üblich sein: Bei der Erwärmung des Kometen im Sonnenlicht verwandelt sich fester Wasserstoff in Gas, und die Freisetzung des Gases beschleunigt den Kometen. Wenn diese Hypothese zutrifft, würde dies das Argument untermauern, dass es sich bei ‚Oumuamua nicht um einen extrem seltsamen und einzigartigen Himmelskörper und schon gar nicht um ein verlassenes außerirdisches Raumschiff handelt, sondern um ein natürliches, kometenähnliches Objekt.

Zu klein, zu weit, zu geheimnisvoll

Anders als alle gut erforschten Kometen im Sonnensystem ist ‚Oumuamua so klein, dass der winzige Schub, der durch die Freisetzung von Wasserstoff aus seinem Eis und die Ausstoßung entsteht, seine Gravitationsablenkung um die Sonne leicht verändern würde.

Bei den meisten Kometen handelt es sich im Wesentlichen um „schmutzige Schneebälle“, die sich der Sonne regelmäßig aus den äußeren Regionen des Sonnensystems nähern. Wenn Kometen durch Sonnenlicht erhitzt werden, stoßen sie Wasser und andere Moleküle aus, wodurch eine helle Koma und oft ein Schweif aus Gas und Staub entsteht. Die ausgestoßenen Gase wirken wie Triebwerke eines Raumfahrzeugs und geben dem Kometen einen winzigen Schub, der dazu führt, dass seine Umlaufbahn leicht von den elliptischen Umlaufbahnen anderer Objekte des Sonnensystems wie Asteroiden und Planeten abweicht.

Künstlerisches Konzeptbild von „Oumuamua“. Das Seitenverhältnis von 10:1 ist anders als alles, was wir bisher im Sonnensystem gesehen haben. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser

Als ‚Oumuamua entdeckt wurde, hatte er weder Koma noch Schweif und war zu klein und zu weit von der Sonne entfernt, um genügend Wasser freigesetzt zu haben. Dies veranlasste Astronomen zu Spekulationen über seine Zusammensetzung und die Möglichkeit, dass er durch eine externe Kraft angetrieben wurde. Handelt es sich um einen festen Block Wasserstoffeis, der Wasserstoffgas ausstößt? Oder ist es eine große, flauschige „Schneeflocke“, die durch den Druck des Sonnenlichts nach vorne gedrückt wird?

Die häufigste Erklärung

Jennifer Bergner, Assistenzprofessorin für Chemie an der University of California in Berkeley, glaubt, dass es möglicherweise eine einfachere Erklärung gibt. Sie untersuchte diese Frage zusammen mit ihrem Cornell-Kollegen Darryl Seligman, heute Postdoktorand der National Science Foundation an der Cornell University.

„Kometen werden im Grunde von der kosmischen Strahlung gebacken, während sie durch das interstellare Medium reisen, wobei molekularer Wasserstoff entsteht. Unsere Idee war: Wenn das passiert, könnte dieser Wasserstoff im Inneren des Kometen gespeichert und dann freigesetzt werden, wenn sich der Komet beim Eintritt in das Sonnensystem erwärmt?“ sagte Bergner. „Könnte man damit die Schubkraft quantifizieren, die zur Berücksichtigung der nicht-gravitativen Beschleunigung erforderlich ist?“

Bergner hatte chemische Reaktionen an kaltem Gestein im eisigen Vakuum des Weltraums untersucht. Sie fand experimentelle Studien aus den 1970er, 1980er und 1990er Jahren, die zeigten, dass beim Auftreffen von Eis auf Eis durch hochenergetische Teilchen wie kosmische Strahlung große Mengen molekularen Wasserstoffs entstehen und im Eis eingeschlossen werden. Kosmische Strahlen können Dutzende Meter dickes Eis durchdringen und ein Viertel oder mehr des Wassers in Wasserstoff umwandeln.

Bei Kometen mit einer Länge von mehreren Kilometern ist die Quelle der Wasserstofffreisetzung im Verhältnis zum gesamten Kometen zu klein, sodass es schwierig ist, die entsprechenden Zusammensetzungs- und Beschleunigungsänderungen festzustellen. Aber ‚Oumuamua ist so klein, dass Bergner und Seligman meinen, dass die Freisetzung von Wasserstoff tatsächlich genug Schub erzeugt hat, um seine Beschleunigung voranzutreiben.

Dieses rötliche Objekt ist nur etwa 115×111×19 Meter groß. Da es zu klein und zu weit entfernt ist, kann es nicht mit Teleskopen aufgelöst werden. Astronomen können derzeit nur seine relative Größe bestätigen. Alle Kometen, die wir bisher im Sonnensystem beobachtet haben, hatten eine Größe zwischen etwa einem Kilometer und einigen hundert Kilometern, unabhängig davon, ob es sich um kurzperiodische Kometen aus dem Kuipergürtel oder um langperiodische Kometen aus der weiter entfernten Oortschen Wolke handelte.

Diese Animation zeigt die Flugbahn von ‚Oumuamua auf seinem Weg durch das innere Sonnensystem. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Seligman sagte, genau das sollte mit interstellaren Kometen passieren: „All diese albernen Ideen, die wir vorher hatten, wie festes Wasserstoffeis und andere verrückte Spekulationen über außerirdische Zivilisationen, könnten die Wahrheit sein und nur die häufigste Erklärung sein.“

Der Bote aus der Ferne

Vor 4,5 Milliarden Jahren, als das Sonnensystem entstand, entstanden viele Eisbrocken, die im Sonnensystem als Kometen gelten. Sie enthalten Informationen über die Entwicklungsstadien des Sonnensystems. Durch ihre Untersuchung können wir die frühen Entstehungsstadien des Sonnensystems nachvollziehen.

Auch in weit entfernten Planetensystemen scheint es Kometen zu geben, und viele Kometen könnten aufgrund der Gravitationswirkung anderer Himmelskörper im System herausgeschleudert worden sein, was in der Geschichte des Sonnensystems ebenfalls schon vorgekommen ist. Einige wandernde interstellare Kometen werden versehentlich in unser Sonnensystem eindringen und uns weitere Informationen über Planeten außerhalb des Sonnensystems bringen.

In der Vergangenheit haben Astronomen viele Artikel darüber veröffentlicht, dass wir keine interstellaren Kometen beobachten können. Dann erschien Oumuamua.

‚Oumuamua ist so klein, dass es selbst in den größten Teleskopen nur als Lichtpunkt erscheint. Wir wissen jedoch, dass es sich um ein stark längliches Objekt handeln muss, da seine Helligkeit in jedem Zeitraum von sieben bis acht Stunden stark schwankt. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech

Am 19. Oktober 2017 beobachteten Astronomen auf der hawaiianischen Insel Maui mithilfe des Pan-STARRS1-Teleskops am Institut für Astronomie der Universität von Hawaii in Manoa erstmals ein mysteriöses Objekt, bei dem es sich ihrer Meinung nach um einen Kometen oder Asteroiden handelte. Als sie die geneigte Umlaufbahn und die hohe Geschwindigkeit (87 Kilometer pro Sekunde) des Objekts entdeckten, erkannten sie, dass es von außerhalb des Sonnensystems kam, und nannten es „Oumuamua“.

„Oumuamua“ ist das erste interstellare Objekt im Sonnensystem, das kein Staubpartikel ist. Der zweite, 2I/Borisov, wurde 2019 entdeckt, sieht aber eher aus wie ein typischer Komet und verhält sich auch so.

Als sich immer mehr Teleskope auf ʻOumuamua konzentrierten, kartierten die Astronomen seine Umlaufbahn und stellten fest, dass er an der Sonne vorbeigezogen war und sich auf den Weg aus dem Sonnensystem machte.

Wie kann man beschleunigen?

„Wir haben im Sonnensystem noch nie einen Kometen ohne Koma gesehen, daher ist die nicht-gravitative Beschleunigung von ‚Oumuamua wirklich seltsam“, sagte Seligman. Dies hat zu einer Reihe von Spekulationen über die flüchtigen Moleküle geführt, die der Komet enthalten und die Beschleunigung verursachen könnte. Seligman selbst hatte eine Abhandlung veröffentlicht, in der er argumentierte, dass der Komet, wenn er aus festem Wasserstoff (einem Wasserstoffeisberg) bestünde, durch die Erwärmung durch die Sonne genügend Wasserstoff freisetzen würde, um die seltsame Beschleunigung zu erklären. Unter den richtigen Bedingungen können Kometen, die aus festem Stickstoff oder festem Kohlenmonoxid bestehen, auch genügend Gas freisetzen, um die Umlaufbahn des Kometen zu beeinflussen.

„‘Oumuamua entspricht einem normalen interstellaren Kometen, der nur viel mehr Veränderungen durchgemacht hat“, sagte Bergner. „Die von uns verwendeten Modelle stimmen mit dem überein, was wir im Sonnensystem von Kometen und Asteroiden beobachten. Man kann also mit etwas beginnen, das wie ein Komet aussieht, und genau das kann passieren.“ 'Oumuamua begann möglicherweise als gewöhnlicher wasserreicher Komet, der einen nahegelegenen Stern umkreiste, und erhielt auf seiner Reise durch das interstellare Medium eine „Taufe“ durch kosmische Strahlung, bei der Wasserstoff entstand. Als es dann in das Sonnensystem eintrat und erhitzt wurde, wurde der Wasserstoff freigesetzt, was die beobachtete anomale Beschleunigung verursachte.

Diese Idee erklärt auch das Fehlen einer Staubkoma.

„Selbst wenn sich Staub in der Eismatrix befindet, sublimiert das Eis nicht, sondern ordnet sich neu an, wodurch der Wasserstoff entweichen kann. Der Staub gelangt also nicht einmal nach außen“, sagte Seligman.

Und wie kann ein festes Wasserstoffobjekt etwa 100 Millionen Jahre im interstellaren Raum überleben? Skeptische Astronomen meinen, dass die neue Theorie angesichts der unüberbrückbaren Lücken in unserem Wissen über ’Oumuamua möglicherweise nie vollständig akzeptiert werden wird. „Es ist eine gute Idee, ich weiß nur nicht, ob es bewiesen werden kann“, sagte Karen Meech, eine Astronomin an der Universität von Hawaii, die nicht an der neuen Forschung beteiligt war.

Michie merkte außerdem an, dass die neue Abhandlung die seltsame Form von ʻOumuamua nicht erkläre, ein Punkt, dem Bergner zustimmte. Seligmans frühere Forschungen legen jedoch nahe, dass, wenn Kreise oder Scheiben aus festem Wasserstoffeis existieren, diese durch kosmische Strahlung in elliptische Formen erodiert werden könnten.

"Dunkler" Komet

Seit 2017 haben Seligman, Bergner und ihre Kollegen sechs weitere kleine Objekte identifiziert, bei denen keine Koma beobachtet wurde und die ebenfalls geringe nichtgravitative Beschleunigungen aufweisen, was darauf hindeutet, dass solche „dunklen“ Kometen häufig vorkommen. Einer dieser dunklen Kometen, 1998 KY26, ist das nächste Ziel der japanischen Hayabusa2-Mission und gilt im Dezember 2022 als „dunkler“ Komet.

Was 'Oumuamua selbst betrifft, argumentiert Bergner, dass es ohne den eisigen Eindringling keine Möglichkeit mehr gebe, die Echtheit der Ergebnisse dieser (oder einer anderen) neuen Studie zu überprüfen.