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Sternengeschichten Folge 271: Die erdnahen Asteroiden

Über Asteroiden habe ich in den Sternengeschichten schon sehr oft erzählt. Es sind ja auch enorm interessante Himmelskörper (die besten, wenn es nach meiner Meinung geht). Und wenn es um die Frage geht, ob die Asteroiden für uns auf der Erde gefährlich sein können, dann muss man sich mit den erdnahen Asteroiden beschäftigen. Genau das tun wir heute.

Die erdnahen Asteroiden sind, wie der Name ziemlich deutlich sagt, Asteroiden, die sich in der Nähe der Erde befinden oder in die Nähe der Erde kommen können. Das trifft nicht auf alle zu. Die Asteroiden die sich zum Beispiel im Kuipergürtel (den ich in Folge 174 näher behandelt habe) hinter der Bahn des Neptun befinden, sind ebenso interessant wie alle anderen. Aber sie sind eben weit, weit von der Erde entfernt und kommen uns nicht nahe. Gleiches gilt für die Asteroiden im Hauptgürtel zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter. Oder die Trojaner-Asteroiden in der Umlaufbahn des Jupiter.

Die Umlaufbahnen ein paar erdnaher Asteroiden (Bild: NASA, public domain)

Die Umlaufbahnen ein paar erdnaher Asteroiden (Bild: NASA, public domain)

Aber bei den erdnahen Asteroiden ist das anders. Sie sind es, die um die wir uns Sorgen machen müssen, wenn wir uns Sorgen über Asteroideneinschläge machen. Jetzt ist “Asteroiden die sich in der Nähe der Erde befinden” aber natürlich noch keine exakte wissenschaftliche Definition. Die gibt es aber selbstverständlich.

Dazu will ich vorher aber noch schnell an die Bedeutung von zwei astronomischen Fachausdrücken erinnern: Aphel und Perihel. Damit bezeichnet man den sonnenfernsten und den sonnennächsten Punkt auf der Umlaufbahn eines Himmelskörpers. Und ich erinnere deswegen daran, weil diese Begriffe bei der Definition der erdnahen Asteroiden eine wichtige Rolle spielen.

Von ihnen gibt es drei hauptsächliche Gruppen. Die Amors, die Apollos und die Atens. Asteroiden die zur Amor-Gruppe gehören, haben einen Perihelabstand, der zwischen 1,017 und 1,3 Astronomischen Einheiten liegt. Eine Astronomische Einheit – auch das zur Erinnerung – entspricht dem mittleren Abstand zwischen Erde und Sonne. Die tatsächliche Position der Erde schwankt ein wenig um diesen Wert herum, wenn sie am weitesten von der Sonne entfernt ist, beträgt der Abstand 1,017 Astronomische Einheiten. Und das ist auch der Grund, warum dieser Abstand bei der Klassifizierung der Amor-Asteroiden auftaucht. 1,017 Astronomische Einheiten sind quasi die äußere Grenze der Region, die die Erde auf ihrem Weg um die Sonne durchquert. Und die Amor-Asteroiden sind diejenigen, die dieser Grenz von außen nahe kommen können. Wenn sie ihr Perihel, also den sonnennächsten Punkt ihrer Bahn genau bei 1,017 Astronomischen Einheiten haben, dann können sie die Erdbahn quasi streifen. Aber nicht kreuzen. Der andere Wert bei der Einteilung der Amors beträgt 1,3 Astronomische Einheiten. Dieser Wert ist mehr oder weniger willkürlich gewählt. Irgendwo muss man ja eine Grenze ziehen und Asteroiden deren sonnennächster Punkt noch weiter entfernt liegt, werden nicht mehr zu den erdnahen Asteroiden gezählt.

Die Amors sind also Asteroiden die sich in der Nähe der Erde befinden können, die Bahn der Erde aber nicht kreuzen. Sie können aber – je nachdem wie langstreckt ihre Umlaufbahn ist, die Bahn des Mars kreuzen. Deswegen unterteilt man sie oft noch ein wenig weiter. Amor-I-Asteroiden kreuzen weder die Bahn des Mars noch die der Erde. Sie befinden sich also immer zwischen den Umlaufbahnen dieser beiden Planeten. Amor-II-Asteroiden kreuzen die Bahn des Mars und erreichen an ihrem sonnenfernsten Punkt die äußeren Regionen des Hauptgürtels der Asteroiden. Die Amor-III-Asteroiden haben noch langgestrecktere Bahnen und können am sonnenfernsten Punkt schon fast an die Jupiterbahn heran kommen. Sie kreuzen also nicht nur die Marsbahn, sondern auch den Hauptgürtel der Asteroiden. Und Amor-IV-Asteroiden schließlich können noch über die Jupiterbahn hinaus gelangen.

Die zweite große Gruppe der erdnahen Asteroiden sind die Apollo-Asteroiden. Ihre mittlere Entfernung von der Sonne ist immer größer als die der Erde. Der sonnennächste Punkt ihrer Bahn ist allerdings immer weniger als 1,017 Astronomische Einheiten entfernt. Das bedeutet, dass der sonnennächste Punkt der Bahn eines Apollo-Asteroiden immer näher an der Sonne ist als der sonnenfernste Punkt der Erdbahn. Oder anders gesagt: Die Bahn der Apollo-Asteroiden kreuzt die Bahn der Erde.

Die dritte Gruppe wird von den Aten-Asteroiden gebildet. Ihre mittlere Entfernung von der Sonne ist immer kleiner als die mittlere Entfernung der Erde. Bei ihnen liegt allerdings der sonnenfernste Punkt immer weiter als 0,9833 Astronomische Einheiten entfernt. Auch diese Zahl hat ihren Grund: Denn genau so weit ist der sonnennächste Punkt der Erdbahn von der Sonne entfernt. Das heißt, dass auch die Aten-Asteroiden die Erdbahn kreuzen, aber eben von innen kommend und nicht von außen, so wie die Apollo-Asteroiden.

Typen erdnaher Asteroiden (Bild: ESA/Medialab)

Typen erdnaher Asteroiden (Bild: ESA/Medialab)

Manchmal wird auch noch eine vierte Gruppe unterschieden, die Atira-Asteroiden, die sich alle vollständig innerhalb der Erdbahn bewegen, ohne sie zu kreuzen.

Die Namen der Gruppen beziehen sich übrigens auf konkrete Asteroiden, die als beispielhaft für die Bewegung der jeweiligen Gruppenmitglieder gelten. Der Asteroid Amor zum Beispiel wurde am 12. März 1932 vom Belgier Eugène Delporte entdeckt, ist zwischen einem und zwei Kilometern groß und kann sich der Erde auf seiner Bahn bis auf knapp 16 Millionen Kilometer nähern – die Bahn aber nicht kreuzen und auch nicht mit ihr kollidieren. Der Asteroid Apollo wurde nur wenige Wochen später, am 24. April 1932 vom deutschen Astronom Karl Wilhelm Reinmuth entdeckt, ist circa 1,5 Kilometer groß und nähert sich der Erde bis auf 5 Millionen Kilometer an. Außerdem hat er einen kleinen Begleiter, einen Asteroidenmond von etwa 75 Meter Durchmesser. Der Namensgeber für die Aten-Gruppe wurde erst 1976 entdeckt, am 7. Januar von der amerikanischen Astronomin Eleanor Helin. Die Atira-Gruppe ist die jüngste von allen; hier kennt man noch am wenigsten Mitglieder und Atira selbst wurde erst am 11. Februar 2003 im Zuge des LINEAR-Asteroidensuchprogramms entdeckt.

Keines dieser Objekte war der aber der erste entdeckte erdnahe Asteroid. Das ist Eros, gefunden am 13. August 1898 vom deutschen Astronom Gustav Witt. Eros ist ein großer Brocken, unregelmäßig geformt, 34 Kilometer lang und 10 Kilometer breit. Er braucht 1,76 Jahre um die Sonne zu umrunden und kann dabei der Erde bis auf 22 Millionen Kilometer nahe kommen. Eros ist ein enorm faszinierender Himmelskörper, der definitiv eine eigene Folge der Sternengeschichten wert ist. Immerhin war er auch der erste Asteroid, der von einer Raumsonde umkreist wurde. Und nicht nur das: Im Jahr 2001 landete diese Raumsonde auch noch auf seiner Oberfläche – ebenfalls eine Premiere. Davon erzähle ich aber dann wirklich später mal mehr, in einer eigenen Folge.

Dass gerade ein Apollo-Asteroid wie Eros als erster von einer Raumsonde besucht worden ist, ist natürlich kein Zufall. Gerade weil die erdnahen Asteroiden der Erde nahe kommen können, sind sie auch ein gutes Ziel für die Raumfahrt. Man muss keine weiten Strecken zurücklegen; die Asteroiden kommen zu uns statt wir zu ihnen.

Aber das macht sie natürlich auch potentiell gefährlich. Denn die erdnahen Asteroiden folgen keinen stabilen Umlaufbahnen. Beziehungsweise sind sie natürlich stabil; sie fliegen nicht einfach nach Lust und Laune und komplett willkürlich durch das All! Aber andere Asteroiden, etwa im Kuipergürtel oder im Hauptgürtel bleiben für Millionen und Milliarden Jahren auf ihren Umlaufenbahnen. Die erdnahen Asteroiden tun das nicht. Sie kommen auf ihrem Weg um die Sonne immer wieder mal der Erde nahe, dem Mars oder der Venus. Bei jeder dieser nahen Begegungen kann der Planet mit seinen gravitativen Störungen die Bahn des Asteroiden leicht verändern. So lange, bis der Asteroid irgendwann mit einem der Planeten kollidiert, in die Sonne stürzt oder ganz aus dem Sonnensystem geworfen wird.

Im Schnitt überlebt so ein erdnaher Asteroid nur ein paar hunderttausend Jahre auf seiner Bahn, bevor er mit irgendwas kollidiert oder aus dem Sonnensystem fliegt. Das bedeutet aber auch, dass es immer wieder Nachschub geben muss, denn das Sonnensystem ist ja schon ein paar Milliarden Jahre alt. Würden nicht immer wieder neue erdnahe Asteroiden nachgeliefert, dann gäbe es heute längst keine mehr. Aber natürlich gibt es so einen Lieferservice: Den übernehmen Jupiter und Mars.

Ich habe vorhin erwähnt, dass die meisten Asteroiden im Hauptgürtel auf ihren Bahnen bleiben. Aber ein paar tun das nicht. Wenn zum Beispiel zwei Asteroiden kollidieren oder durch nichtgravitative Effekt wie den Jarkowski-Effekt (von dem ich in Folge 112 mehr erzählt habe und wo es darum geht, wie die Strahlung der Sonne die Bewegung eines Himmelskörpers beeinflussen kann) ein klein wenig seine Bahn verändert, kann er in einer resonanten Position landen. Also einer Position, wo die gravitativen Einflüsse des Jupiters deutlich stärker wirken können als anderswo. So ein Asteroid wird seine Bahn noch mehr verändern; seine Bahn wird immer langgestreckter und aus einem braven Hauptgürtelasteroid wird auf einmal einer, der bis in die Nähe des Mars gelangen kann. Dann schubst ihn der Mars mit seinen gravitativen Störungen noch weiter aus dem Hauptgürtel hinaus, bis er zu einem Amor-Asteroiden geworden ist. Und der kann dann durch weitere Störungen und Schubserei zu einem Erdbahnkreuzer wie den Apollos oder Atens werden.

Die erdnahen Asteroiden zeigen uns also eindrucksvoll, wie die Dynamik der großen Planeten im Sonnensystem die kleinere Himmelskörper beeinflussen kann. Wir können enorm viel von ihnen lernen – deswegen mag ich sie so gerne. Und deswegen werden sie sicher auch noch öfter Thema bei den Sternengeschichten sein.

Kommentare (7)

  1. #1 Artur57
    2. Februar 2018

    Eine Frage: wenn nun Mars und Jupiter die Asteroiden herum schubsen, wird da Drehimpuls und somit Energie übertragen? Das scheint der Fall zu sein, wenn der Bahnradius hinterher dauerhaft kleiner ist. Aber ist das tatsächlich so? Zunächst einmal nähern sich Planet und Asteroid, dann entfernen sie sich wieder. Wie soll da Energie übertragen werden?

  2. #2 Mars
    2. Februar 2018

    erschreckend finde ich immer auf den ersten blick so ein bild der bahnen und wie überfüllt das immer erscheint. ähnlich mit schrott um der Erde.
    wenn man den massstab dann mal aufs richtige zieht, relativiert sich doch so einiges, dann noch ein wenig 3-dimensionales danken dazu … dann geht doch vieles an uns vorbei und wird entschärft – auch wenn es nicht gegen null geht.

  3. #3 UMa
    2. Februar 2018

    Die Exzentrizität der Erdbahn, die derzeit bei 0,0167 liegt, verändert sich mit der Zeit zwischen etwa 0,06 und 0. Derzeit nimmt sie langsam ab. Siehe
    https://de.wikipedia.org/wiki/Erdbahn#Numerische_Exzentrizit%C3%A4t
    Damit verändert sich mit der Zeit der Abstand der Erde zur Sonne im Perihel und Aphel.

    Verändern sich dadurch auch die Klassifikationsgrenzen der Asteroiden der Amor-, Apollo- und Atengruppen?

  4. #4 SkeptikSkeptiker
    2. Februar 2018

    @FF “…bis der Asteroid irgendwann…..in die Sonne stürzt..”

    Kommt das eigentlich bei solchen Asteroiden nennenswert oft vor? Es wurde doch vor kurzem erst erklärt, warum es so schwierig ist zur Sonne zu fliegen.

  5. #5 Florian Freistetter
    2. Februar 2018

    @SkeptikSkeptiker: Doch, das kommt schon vor. Die Resonanzen können vor allem auf die Exzentrizität wirken und die immer stärker aufpumpen. Und wenn e gegen 1 geht, dann landet das Ding irgendwann in der Sonne…

  6. #6 derdeet
    Hagen
    3. Februar 2018

    Vielleicht eine Idee für einen neue Sternen(Asteroiden)-Geschichte:
    Zu meiner Jugendzeit war der Spielautomat “Asteroids”
    https://de.wikipedia.org/wiki/Asteroids
    einer der großen Renner. Man flog mit nem Raumschiff durchs (2D)-Weltall und musste Asteroiden ausweichen, bzw, sie zerstören, was dann zu chaotischen neuen Flugbahnen der dann allerdings kleineren Objekte führte. Ziel war, alle zu zerstören, um in die nächste Runde zu kommen.
    EIne moderne Variante gibt es mittlerweile auch, die eher strategisch aufgebaut ist und natürlich gibt es Adaptionen für den PC.
    Ich fände es interessant und unterhaltsam, wenn Du, Florian, mal wissenschaftlich an die alte Version herangehen würdest und die Mechanismen und Abläufe Deiner Lieblingshimmelskörper in dem Spiel “untersuchen” könntest :-)
    Original kann man das Spiel übrigens immer noch am Automaten spielen: Im Computerspielemuseum in Berlin:
    http://www.computerspielemuseum.de
    Und wer es nicht mehr so recht hinbekommt – man muss keine Mark einwerfen für ein neues Spiel, nur neu starten 😉 Dieser und andere Automaten sind im Eintritt inbegriffen :-)
    Sehr sehenwert auch die Dioramen der Spielejahrzehnte, vom “Pong” der Siebziger Jahre im Wohnzimmer am SW-TV, über Atari im Kinderzimmer bis hin zu ersten echten Videogames . . .
    (Sorry für so viel offtopic . . . :-(

  7. #7 Wolfgang
    Wien
    6. Februar 2018

    Habe bis jetzt mit Astronomie nicht viel zu tun gehabt. Aber Ihre faszinierenden Erzählungen sind unglaublich beeindruckend. Und der „Erzählstil“ hervorragend. Fast täglich gibt es bei mir eine Sternengeschichte! Und bitte nie aufhören! LG