Es gibt Neuigkeiten von ‘Oumuamua! So heißt der Himmelskörper der in den letzten Wochen die Astronomen und die Öffentlichkeit fasziniert. Wie ich hier und hier schon sehr ausführlich erklärt habe, handelt es sich bei diesem Asteroid um die erste Beobachtung eines Objekts das aus einem anderen Sonnensystem zu uns gekommen ist. Es ist ein interstellarer Asteroid der vor Millionen oder Milliarden Jahren aus einem anderen Planetensystem geschleudert wurde und auf seinem Weg durch den interstellaren Raum nun dem Sonnensystem einen kurzen Besuch abstattet. In diesem kurzen Zeitraum; diesen wenigen Monaten in denen ‘Oumuamua von den Astronomen studiert werden kann, versucht man natürlich so viele Daten wie möglich über dieses einzigartige Objekt zu gewinnen.

Künstlerische Darstellung von 'Oumuamua (Bild: ESO/M. Kornmesser)

Künstlerische Darstellung von ‘Oumuamua (Bild: ESO/M. Kornmesser)

Michal Drahus von der Universität in Krakau und seine Kollegen haben nun ein weiteres Puzzleteil bei der Erforschung des Asteroiden geliefert. In ihrer kürzlich veröffentlichten Arbeit (“Tumbling motion of 1I/’Oumuamua reveals body’s violent past”) haben sie die Helligkeitsschwankungen von ‘Oumuamua beobachtet. Wie ich früher schon erklärt habe, kann man daraus einerseits die Form des Asteroiden ableiten, andererseits auch die Zeit die er braucht um seine eigene Achse zu rotieren. Und wie sich nun herausgestellt hat, rotiert ‘Oumuamua nicht einfach, sondern er taumelt.

Himmelskörper wie die Erde, die groß und rund sind, und bei denen die Masse mehr oder weniger gleichmäßig verteilt ist, rotieren um eine einzige Achse. Bei Asteroiden, die auch stark von der Kugelform abweichen können, ist das anders. Und ‘Oumuamua weicht ganz besonders stark von einer Kugelform ab; er ist ein sehr schmales, langes Objekt. Kriegt so ein Himmelskörper einen “Schubs”, dann rotiert er nicht einfach, sondern “taumelt” – dreht sich also um mehrere Achsen gleichzeitig. Dass das bei ‘Oumuamua der Fall ist, schließen Drahus und seine Kollegen aus der Tatsache, dass die Rotation des Asteroiden zwar regelmäßig ist, sich aber nicht regelmäßig wiederholt. Oder anders gesagt: Die Helligkeitsänderungen wiederholen sich nicht exakt.

Es gibt zwei hauptsächliche Möglichkeiten die einen kleinen Himmelskörper zum Taumeln bringen können. Das Ausgasen von gefrorenem Material, wie das bei Kometen oft der Fall ist (so entsteht ja deren beeindruckender Kometenschweif). Oder eine Kollision beziehungsweise eine sehr nahe Begegnung mit einem großen Planeten. Was auch immer passiert: Im Laufe der Zeit klingt das Taumeln normalerweise ab und es stellt sich eine regelmäßige Rotation ein. “Im Laufe der Zeit” kann aber – je nach Himmelskörper – alles mögliche von ein paar Hunderttausend bis zu ein paar Milliarden Jahren bedeuten. Für ein Objekt wie ‘Oumuamua schätzen Drahus und seine Kollegen diese “Entspannungszeit” auf etwa eine Milliarde Jahre. Das ist gut und lange genug – denn bei ‘Oumuamua kann man die erste Ursache als Grund für sein Taumeln ausschließen. Man hat keinerlei Anzeichen kometarer Aktivität gemessen. Sein Taumeln muss also von einer Kollision stammen und die kann nur in seinem Heimatsystem stattgefunden haben. Eine Milliarde Jahre reichen aber locker aus, um danach den Weg zum Sonnensystem zurück gelegt zu haben.

Michal Drahus und seine Kollegen gehen davon aus, dass das Taumeln ein Hinweis auf das Ereignis ist, das damals überhaupt erst dazu geführt hat, dass ‘Oumuamua aus seinem eigenen System geschleudert wurde. Von selbst machen sich Asteroiden nicht einfach so auf den Weg in den interstellaren Raum. Dazu braucht es die chaotischen Vorgänge und die vielen Kollisionen die während der Phase der Planetenentstehung stattfinden. ‘Oumuamua muss also irgendwann mal eine ziemlich heftige Begegnung mit einem anderen großen Himmelskörper gehabt haben. Die hat ihn nicht nur aus seinem Heimatsystem geschleudert, sondern auch zum Taumeln gebracht.

Ich freue mich wirklich schon, wenn wir mit den besseren Teleskopen der nächsten Jahre weitere interstellare Asteroiden finden werden. Es wird spannend sein, zu sehen, ob sich all das was wir aus den Beobachtungen an ‘Oumuamua ableiten, an den anderen interstellaren Objekten bestätigen wird!

Kommentare (40)

  1. #1 Wizzy
    4. Dezember 2017

    Sau-interessant :-)

    /Dieses sehr lange Objekt ist natürlich ein Raumschiff-Wrack, das eine unliebsame Begegnung hatte /fun/

    Schade, dass wir nicht genug Zeit und Vorbereitung zur Verfügung hatten, Oumuamua einen Besuch analog der Hayabusa-Mission abzustatten.

  2. #2 fehlfarbe
    4. Dezember 2017

    Kann man über die eingegrenzte Reisezeit auch die Sternsysteme herausfiltern, aus denen das Objekt stammen könnte, oder hat sich die Nachbarschaft der Sonne in dieser langen Zeitspanne zu stark verändert?

  3. #3 RainerO
    4. Dezember 2017

    Wie kann es eigentlich zu dieser Entspannung kommen, nach der sich der Asteroid dann nur mehr um eine Achse dreht? Was bremst das Taumeln?

  4. #4 Alderamin
    4. Dezember 2017

    @fehlfarbe

    Bei 1 Milliarde Jahre Entspannungszeit (von der ein unbekannter Anteil schon vergangen ist, ohne dass die Taumelbewegung schon geendet hat) wird man schwerlich auf den Ursprung schließen können. In dieser Zeit hat sich die Milchstraße schon 4mal um sich selbst gedreht und die Sonnenumgebung stark verändert.

    Es gibt ein paar Papers mit Mutmaßungen, woher ‘Oumuamua stammen könnte, aber die betrachten nur die Richtung, aus der er gekommen ist und die Richtung, in der er gegenüber der Milchstraße driftet, bzw. die passenden Sterne dazu. Dabei geht man aber von einem relativ jungen Alter aus. Etwa:

    https://arxiv.org/pdf/1711.09397.pdf
    https://arxiv.org/pdf/1711.01300.pdf

    Wenn der Asteroid alt ist, kann er praktisch von überall her aus der Milchstraße stammen.

  5. #5 tomtoo
    4. Dezember 2017

    @RainerO

    Ich schliese mich mal deiner Frage an.

    Was Bremst ?

  6. #6 Anno
    4. Dezember 2017

    Nichts bremst und starke Gravitation von anderen Planeten beschleunigt ihn noch mehr, irgentwann knallt er auf die Erde oder Mond, vieleicht auch auf Jupiter.
    Gruss Anno

  7. #7 Mars
    4. Dezember 2017

    @Anno
    … das stimmt so ja nicht unbedingt.
    ein vorbeifliegen an massen kann auch bremswirkung erzeugen (swing-by-manöver)
    und wenn er so eine grosse bahnkurve hat, wird er wohl nie mehr zurückkommen
    also, die erde ist nicht in gefahr … zumindest nicht von diesem objekt (da gibt es bald 10 Mrd gefährlichere)

  8. #8 Kyllyeti
    4. Dezember 2017

    Und das stimmt auch nicht:

    irgentwann knallt er auf die Erde oder Mond, vieleicht auch auf Jupiter

    Von allen bisher im Sonnensystem beobachteten Objekten ist das gerade bei ‘Oumuamua’ am wenigsten zu erwarten.

  9. #9 tomtoo
    4. Dezember 2017

    @Anno
    Die Frage war was bremst das Taumeln ? Und zurückkommen tut der bestimmt nicht so schnell. Also lass mal diese Panik.

  10. #11 Mars
    4. Dezember 2017

    dennoch bleibt die frage nach dem beenden einer rotation.
    kann ja nur durch einfluss von aussenliegenden kräften sein. also gravitation oder kolission.
    was aber ist die ‘Entspannungszeit’?
    das hört sich so an, dass sich das taumeln ‘von alleine’ löst.

  11. #12 Daniel Fischer
    Witten
    4. Dezember 2017

    Auf das Taumeln hatte bereits zuvor dieses Paper hingewiesen – und noch davor in diversen Online-Foren für kosmischen Kleinkram ein deutscher Amateurastronom, dem bereits aufgefallen war, dass nicht alle publizierte Fotometrie mit einer simplen Rotation gefittet werden kann.

  12. #13 Alderamin
    4. Dezember 2017

    @Mars

    Die Rotation wird nicht beendet, die Achse ändert sich zur stabilen Hauptachse, weil die Energie entlang anderer Achsen abgebaut wird.

    https://arxiv.org/pdf/astro-ph/9911072.pdf

    Scheint wohl mit inelastischen Verformungsprozessen im Inneren des Körpers zu tun zu haben, dh. es entsteht Wärme, die der Rotation Energie entzieht.

    Habe ich vorher aber auch noch nie von gehört.

  13. #14 Karl-Heinz
    4. Dezember 2017

    Ohne Gewähr 😉

    Rotiert ein Körper um eine instabile Achse, so wird er versuchen, in eine Position überzugehen, in der das Massenträgheitsmoment nicht nur extremal, sondern auch maximal ist. Dies ist natürlich nur möglich, wenn ihm hinreichend viel Energie zugeführt wird.

    Rotation um freie Achse

  14. #15 stone1
    4. Dezember 2017

    Ich bin ja der Meinung, dass das hier gut zu den bisherigen Beobachtungsdaten passen könnte… ; )

  15. #16 Mars
    4. Dezember 2017

    @Alderamin
    ja, so macht das sinn.
    die änderung des trägheitsmoment (über so lange zeit) zu einer stabilen rotation entspricht der natur: weniger energie im system = stabiler
    auch die (interne) verformung klingt logisch, denn im (fast) absoluten interstellaren raum gibt es zu wenig ‘bremsmaterie’, die zudem ja an jedem punkt des taumelkandidat angreifen würde. ein interessantes thema bleibt es doch.

  16. #17 tomtoo
    4. Dezember 2017

    Sry , das ist mal wieder nicht einfach.

    Wärs ne Kugel , könnte die bis in alle Ewigkeit rotieren wie sie Lust und Laune hatt. Aber so bald die Masse nich gleichmäsig verteilt ist , passt sich die Rotation so irgentwie an die Massenverteilung an ?

  17. #18 RainerO
    4. Dezember 2017

    @ Alderamin
    Danke für das Dokument. Den Abstract verstehe ich noch halbwegs, die abschließenden Bemerkungen auch. Bei der Mathematik steige ich aus. Aber darum ging es mir eh nicht. Ich denke, ich habe halbwegs verstanden, welche Mechanismen die Astronomen glauben, beim Arbeiten zu beobachten.
    Sonderlich sicher ist sich Michael Efroimsky aber auch nicht, wenn ich es recht verstanden habe. Aber wahrscheinlich hat sich in den letzten 16 Jahren auch etwas getan beim Verständnis dieser (extrem langsam ablaufenden) Prozesse.

  18. #19 JoJo
    4. Dezember 2017

    @Florian:
    Eine Frage zu Oumuamua an den Experten:

    Auf Wikipedia findet sich eine Grafik, welche die scheinbare Helligkeit von Oumuamua in Abhängigkeit von der Zeit darstellt, und diese Grafik verstehe ich nicht.

    * Die beiden lokalen Minima entstehen wohl durch die beiden nächsten Annäherungen an die Erde, d.h. scheinbare Helligkeit wird (lokal) maximal.

    * Durch den Schlenker um die Sonne entsteht ein lokales Minimum in der Helligkeit, also die zentrale Zacke nach oben.

    Was ich nicht verstehe, sind die “Wellen” in den Armen rechts und links. Wie kommen diese zustande?

    Ich hätte erwartet, dass der Graph auf der rechten Seite rechtsgekrümmt ist, was er aber nicht ist. Das Objekt bewegt sich auf einer (fast idealen) Hyperbel, die nicht in der Ekliptik liegt. Somit gibt es auch keine Annäherungen an äußere Planeten, und damit auch keine zusätzlichen Beschleunigungen, die diese Hubbel verursachen könnten.

    Was verursacht diese Hubbel und Dellen?

  19. #20 Karl-Heinz
    4. Dezember 2017

  20. #21 Alderamin
    4. Dezember 2017

    @JoJo

    Was verursacht diese Hubbel und Dellen?

    Schätze mal, die durch die Bewegung der Erde um die Sonne verursachte periodische Schwankung der Entfernung von Erde und Asteroid. Wenn die Erde dem Asteroiden hinterher läuft, wird er langsamer dunkel, als wenn sie sich in die Gegenrichtung bewegt. Da die Bahn des Asteroiden schräg zu Erdbahn verläuft, gibt es diese periodische Schwankung, die nur dann wegfiele, wenn der Asteroid genau entlang der Achse der Erdbahn davon flöge.

  21. #22 Mars
    4. Dezember 2017

    ein klasse video
    interessant ist, dass das taumeln kein ‘dauerzustand’ ist,
    sondern – wie beim chaotischen pendel – immer wieder stabile zustände aufweist.
    bei einem 1000 t asteroid dauert es eben länger, bis sich der stabilzustand immer wieder ändert.

  22. #23 Alderamin
    4. Dezember 2017

    @Karl-Heinz

    Ja, der Dzhanibekov-Effekt.

  23. #24 Alderamin
    4. Dezember 2017

    @Mars

    Nee, das ist ja die instabile Rotation selbst, nicht die Relaxation.
    Auch bekannt als Tennis Racket Theorem. (Auf deutsch heißt er Dschanibekow-Effekt)

  24. #25 Karl-Heinz
    4. Dezember 2017

    @Alderamin

    Danke für die Info.

    https://de.m.wikipedia.org/wiki/Dschanibekow-Effekt

  25. #26 UMa
    5. Dezember 2017

    @JoJo:
    Das erste Minimum entstand durch die Annäherung an die Sonne auf 0.25AE wo ‘Oumuamua sehr hell angeleuchtet wurde.
    Das zweite Minimum ist der Vorbeiflug an der Erde. Die Wellenbewegung haben eine Periode von einem Jahr und entstehen durch die wechselnde Entfernung eines Beobachters auf der Erde zu ‘Oumuamua. Sie im Anflug weniger stark, da ‘Oumuamua mehr von nördlich der Ekliptik kam.

  26. #27 JoJo
    5. Dezember 2017

    @Alderamin

    Was verursacht diese Hubbel und Dellen?

    Schätze mal, die durch die Bewegung der Erde um die Sonne verursachte periodische Schwankung der Entfernung von Erde und Asteroid.

    Ah ja, das passt zur Periode der Hubbel. Danke für die Aufklärung!

  27. #28 Meikel.K
    Gießen
    5. Dezember 2017

    Wie gut ist denn die Annahme, dass ‘Oumuamua seit Millionen Jahren in dieser Form rotiert bzw. taumelt? Ich denke, die “violent past” ist erst ein paar Monate her, als 1I in einer sehr geringen Distanz (0.25AE) sein Perihel durchlief. Falls es sich tatsächlich um einen sehr elongierten Körper handelt, sollte die Gezeitenkraft der Sonne einen starken Einfluss auf die Rotation gehabt haben. Ist es nicht denkbar, dass er nahe des Perihels in eine Art gebundene Rotation verfallen ist, die sich nun auf dem Weg nach draußen wieder ‘austaumelt’? Schließlich wurde 1I erst Wochen nach dem Perihel entdeckt, die Rückrechnung der Lichtkurve ist also reine Spekulation.

  28. #29 Alderamin
    5. Dezember 2017

    @Meikel.K

    So schnell gerät ein Objekt weder ins Taumeln noch in eine gebundene Rotation, 1I ist an der Sonne ja nur vorbeigeschossen, und 0,25 AU sind immer noch 37,5 Millionen km oder 54 Sonnenradien (vergleichbar mit der Entfernung Erde-Mond, 60 Erdradien). Um ins Taumeln zu geraten, braucht es schon eine echte mechanische Kollision oder einen sehr engen Vorbeiflug an einem massiven Objekt, am besten mit Streifen der Atmosphäre.

  29. #30 tomtoo
    5. Dezember 2017

    @Alderamin,@Karl-Heinz
    Danke ! Was es alles gibt.

  30. #31 wereatheist
    5. Dezember 2017

    Ich wäre zwar wohl nie von alleine auf die Idee gekommen, dass es so einen Prozess geben muss, aber eigentlich ist die Erklärung der Relaxation des Taumelns eines nicht kugelsymmetrischen Körpers ganz einfach:
    der Drehimpuls muss ohne äußere Wechselwirkung konstant bleiben, aber durch das Taumeln ändert sich die Form ständig ein wenig, dabei wird Wärme erzeugt, die aus der Rotationsenergie entnommen wird. Irgendwann wird fast nur noch um die Hauptachse mit dem größten Trägheitsmoment rotiert, mit der minimalen Rotationsenergie bei vorgegebenem Drehimpuls. Wieder was gelernt!

  31. #32 tomtoo
    5. Dezember 2017

    @wereatheist
    Das klingt für mich ersteimal einleuchtend. Aber nicht einfach.

  32. #33 Karl-Heinz
    5. Dezember 2017

    @tomtoo
    Man lernt nie aus. 😉

    Das Taumeln der Drehachse bei Rotation eines freien Körpers um eine Achse, die nicht Hauptträgheitsachse ist, kann man auch im mitrotierenden Bezugssystem begründen: Darin erzeugen alle rotierenden Teile des Körpers Zentrifugalkräfte, die zusammengenommen ein Drehmoment um den Schwerpunkt bilden können. Wenn dies nicht null ist, lässt es die Achse kippen. Bei Rotation um eine Hauptträgheitsachse addieren sich die Momente dieser Zentrifugalkräfte zu Null.

  33. #34 tomtoo
    5. Dezember 2017

    @Karl-Heinz
    “”…man lernt nie aus…””
    Ich hab die Befürchtung ein Leben reicht da eh nicht..ähhm und meins auf keinen Fall. Hey aber solange es Spass macht.. bin ich dabei ! ; )

  34. #35 tomtoo
    5. Dezember 2017

    @Karl-Heinz
    “”…man lernt nie aus…””
    Ich hab die Befürchtung ein Leben reicht da eh nicht..ähhm und meins auf keinen Fall. Hey aber solange es Spass macht.. bin ich dabei ! ; )

  35. #36 tomtoo
    5. Dezember 2017

    @Karl-Heinz
    Bin ja nicht Abergläubig aber hey da muss was wahres drann sein. Doppelposts sollten nicht funzen. ; )

  36. #37 Karl-Heinz
    5. Dezember 2017

    @tomtoo

    Cool Doppelposts. Das hatte ich bis jetzt noch nie geschafft. WordPress ist mir gleich auf die Schliche gekommen. Hat wahrscheinlich viel zu tun oder es wurden die Ressourcen zurückgeschraubt. 😉

    Cool ist auch der untere Link.
    Poinsotsche Konstruktion

  37. #38 tomtoo
    5. Dezember 2017

    @Karl-Heinz
    Sehr spannend. Ich glaub selbst ein Physikstudierter kommt da nicht so aus dem Handgelenk drauf. Und ich bin da Lichtjahre entfernt. : )

  38. #39 Karl-Heinz
    5. Dezember 2017

    @tomtoo

    Ich habe auch nicht gewusst, dass ein Gegenstand bezüglich Rotation torkeln kann. 😉

  39. […] in eure Titelzeile geschafft hat, ist sich nicht sicher, dass es sich bei dem kürzlich entdeckten interstellaren Objekt Oumuamua um ein „Alien-Raumschiff“ […]