Wie viele unserer Kometen stammen aus fremden Sonnensystemen?

Es wird allgemein angenommen, dass Kometen aus unserem Sonnensystem stammen und aus dem übrig gebliebenen Gas und Gestein bestehen, das bei der Bildung der Planeten herausgeworfen wurde. Die jüngste Ankunft von zwei interstellaren Objekten — ein Felsen namens ‘Oumuamua und ein auffälliger Komet namens Borisov – haben diese Annahme in Frage gestellt.

Tom Hands, Astrophysiker am Institute for Computational Science der Universität Zürich und sein Co-Autor Walter Dehnen von der Ludwig-Maximilians—Universität München, schätzten anhand mathematischer Modelle, wie viele langperiodische Kometen — solche, die 200 Jahre oder länger brauchen, um die Sonne zu umkreisen – interstellare Besucher sein könnten. Ihre Forschung wurde letzten Monat in den Monthly Notices der Royal Astronomical Society veröffentlicht. Die Wissenschaft sprach mit uns, um mehr über diese mysteriösen eisigen Besucher herauszufinden. Dieses Interview wurde aus Gründen der Klarheit und Länge bearbeitet.

F: Woher glauben Forscher, dass die meisten unserer Kometen kommen?

A: Die Menschen haben die Hypothese aufgestellt, dass sie von etwas kommen, das Oortsche Wolke genannt wird. Dies ist eine große, fast kugelförmige Wolke von Objekten am äußersten Rand unseres Sonnensystems. Es wird angenommen, dass es sich vor sehr langer Zeit gebildet hat, als die Riesenplaneten einen Haufen kometenähnlicher Materialien mit viel Eis an die Außenbezirke des Sonnensystems zerstreuten. Vorbeiziehende Sterne können diese Dinge zurück ins Sonnensystem streuen, so beobachten wir sie heute.

F: Was können wir von diesen interstellaren Besuchern lernen?

A: Ich denke, das Interessanteste für mich ist, dass Sie die Möglichkeit haben, eine Probe der Planetenentstehungsumgebung um einen anderen Stern herum zu betrachten. Wir wissen im Detail, welches Material in unserem Sonnensystem vorhanden ist, und wenn sich das bei anderen Sternen stark unterscheidet, dann sagt es uns etwas darüber, wie sich Planeten in anderen Sonnensystemen bilden.

F: In der Arbeit haben Sie eine Simulation mit Millionen von interstellaren Objekten durchgeführt, um zu sehen, wie sie von der Schwerkraft des Jupiter erfasst werden könnten. Was bedeutet “gefangen”?

A: Wenn sich ein interstellares Objekt unserem Sonnensystem nähert, hat es im Wesentlichen eine sehr hohe Geschwindigkeit im Vergleich zu den Kometen und Asteroiden, die wir jeden Tag beobachten. Sobald sie ihren Punkt der nächsten Annäherung an die Sonne erreicht haben, bewegen sie sich einfach wieder weg und kommen nie wieder zurück. Dies ähnelt der Art und Weise, wie die Voyager-Sonden niemals zurückkehren. Damit sie gebunden werden, müssen sie einen Teil dieser Geschwindigkeit verlieren, was sie durch eine enge Interaktion mit einem riesigen Planeten — in unserem Fall Jupiter – tun können. Dies ähnelt konzeptionell der Art der Gravitationsunterstützung, die Raumfahrzeuge häufig verwenden, um ihre Geschwindigkeit zu erhöhen — in unserem Fall werden die interstellaren Objekte vom Riesenplaneten eines Teils ihrer kinetischen Energie beraubt, und in einer kleinen Minderheit von Fällen verlieren sie genug kinetische Energie, um gebunden zu werden.

F: Wie viele dieser interstellaren Objekte könnten sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in unserem Sonnensystem befinden?

A: Wir schätzten aus der Studie, dass es 100.000 ‘Oumuamua-artige kleine Felsen und 100 Borisov-artige Kometen im Sonnensystem geben sollte. Bei weitaus konservativeren Schätzungen, wie lange diese Objekte im Sonnensystem überleben würden, würden wir 20.000 ‘Oumuamuas oder 20 Kometen erwarten. Die meisten dieser Dinge hätten sehr exzentrische Umlaufbahnen mit Perioden von einigen hunderttausend Jahren, was bedeutet, dass sie den größten Teil ihrer Zeit weit außerhalb der Umlaufbahn von Pluto verbringen. Trotzdem schätzten wir, dass 0, 33% von ihnen innerhalb von 6 astronomischen Einheiten liegen sollten — ein ziemlich typischer Radius für Kometen, um sich zu einem bestimmten Zeitpunkt “einzuschalten”. Die Chancen, einen zu sehen, sind also relativ gering, aber keineswegs unmöglich.