1I/ʻOumuamua
 ʻOumuamua am 28. Oktober 2017 | |
| Entdeckung | |
|---|---|
| Entdeckt von | Robert Weryk mit Pan-STARRS 1 |
| Ort der Entdeckung | Haleakalā-Sternwarte, Hawaii |
| Datum der Entdeckung | 19. Oktober 2017 |
| Bezeichnungen | |
MPC-Bezeichnung | 1I/2017 U1 |
| Aussprache . | /oʊˌmuːəˈmuːə/, Hawaiianisch: [ʔowˈmuwəˈmuwə] ( hören) |
Benannt nach | Hawaiianischer Begriff für Pfadfinder |
Alternative Bezeichnungen |
|
Kategorie Kleinplanet | Interstellares Objekt Hyperbolischer Asteroid |
| Merkmale der Umlaufbahn | |
| Epoche 23. November 2017 (JD 2458080.5) | |
| Beobachtungsbogen | 80 Tage |
| Perihel | 0,255916±0,000007 AU |
Semi-major-Achse | -1.2723±0.0001 AU |
| Exzentrizität | 1.20113±0.00002 |
Mittlere Bahngeschwindigkeit | 26,33±0,01 km/s (interstellar) 5,55 AE/Jahr |
Mittlere Anomalie | 51.158° |
Mittlere Bewegung | 0° 41m 12.12s / Tag |
| Neigung | 122.74° |
Längengrad des aufsteigenden Knotens | 24.597° |
Argument des Perihels | 241.811° |
| Erde MOID | 0.0958 AU - 37.3 LD |
| Jupiter MOID | 1,454 AE |
| Physikalische Merkmale | |
| Abmessungen | 100-1000 m lang 230 m × 35 m × 35 m (geschätzt bei Albedo 0,10) |
Synodische Rotationsperiode | Taumelnd (Rotation um die Nicht-Hauptachse) Gemeldete Werte umfassen:
|
Geometrische Albedo |
|
Spektraler Typ | |
Scheinbare Helligkeit | 19,7 bis >27,5 |
Absolute Helligkeit (H) | 22.08±0.45 |
ʻOumuamua ist das erste interstellare Objekt, das beim Durchgang durch das Sonnensystem entdeckt wurde. Mit der offiziellen Bezeichnung 1I/2017 U1 wurde ʻOumuamua von Robert Weryk mit dem Pan-STARRS-Teleskop am Haleakalā-Observatorium auf Hawaii am 19. Oktober 2017 entdeckt, etwa 40 Tage nachdem er am 9. September seinen sonnennächsten Punkt passiert hatte. Als er zum ersten Mal beobachtet wurde, war er etwa 33 Millionen km (21 Millionen Meilen; 0,22 AE) von der Erde entfernt (etwa 85 Mal so weit wie der Mond) und entfernte sich bereits von der Sonne. ⓘ
ʻOumuamua ist ein kleines Objekt, das schätzungsweise zwischen 100 und 1.000 Metern lang ist und dessen Breite und Dicke zwischen 35 und 167 Metern liegt. Er hat eine rote Farbe, ähnlich wie die Objekte im äußeren Sonnensystem. Trotz seiner geringen Annäherung an die Sonne zeigte ʻOumuamua keine Anzeichen eines Komas. Es hat eine nicht-gravitative Beschleunigung gezeigt, die möglicherweise auf Ausgasungen oder einen Schub durch den Druck der Sonnenstrahlung zurückzuführen ist. Nach Ansicht des Astronomen Zdenek Sekanina könnte es sich bei dem Objekt dennoch um einen Überrest eines zerfallenen Kometen (oder Exokomet) handeln. Das Objekt hat eine Rotationsrate, die der durchschnittlichen Rotationsrate von Asteroiden im Sonnensystem ähnelt, aber viele gültige Modelle erlauben es, dass es länglicher ist als alle anderen natürlichen Körper, mit Ausnahme einiger weniger. Während ein unverfestigtes Objekt (Trümmerhaufen) eine ähnliche Dichte wie felsige Asteroiden erfordern würde, würde eine geringe innere Festigkeit, ähnlich wie bei Eiskometen, eine relativ geringe Dichte ermöglichen. Die Lichtkurve von ʻOumuamua zeigt, wenn man von einem geringen systematischen Fehler ausgeht, dass seine Bewegung eher "taumelnd" als "kreiselnd" ist und er sich relativ zur Sonne so schnell bewegt, dass er wahrscheinlich einen extrasolaren Ursprung hat. Extrapoliert und ohne weitere Abbremsung kann ʻOumuamuas Bahn nicht in eine Sonnenumlaufbahn eingefangen werden, so dass er schließlich das Sonnensystem verlassen und in den interstellaren Raum vorstoßen würde. ʻOumuamuas planetarisches Herkunftssystem und das Alter seiner Exkursion sind unbekannt. ⓘ
Im Juli 2019 kamen einige Astronomen zu dem Schluss, dass ʻOumuamua höchstwahrscheinlich ein natürliches Objekt ist. Eine kleine Anzahl von Astronomen schlug vor, dass ʻOumuamua ein Produkt außerirdischer Technologie sein könnte, aber die Beweise für diese Hypothese sind nicht schlüssig. Im März 2021 präsentierten Wissenschaftler eine auf Stickstoffeis basierende Theorie, wonach ʻOumuamua ein Stück eines Pluto ähnlichen Exoplaneten von jenseits unseres Sonnensystems sein könnte. Im Januar 2022 schlugen die Forscher das Projekt Lyra vor, das vorsah, dass eine von der Erde aus gestartete Raumsonde »Oumuamua in 26 Jahren einholen könnte, um weitere Untersuchungen aus der Nähe durchzuführen. ⓘ
1I/ʻOumuamua (vorher A/2017 U1 und C/2017 U1 (PANSTARRS), Aussprache [ʔoʊˈmuːəˈmuːə] 
) ist das erste innerhalb des Sonnensystems beobachtete Objekt, das als interstellar klassifiziert wurde. ⓘ
Namensgebung
Als erstes bekanntes Objekt seiner Art stellte ʻOumuamua einen einzigartigen Fall für die Internationale Astronomische Union dar, die die Bezeichnungen für astronomische Objekte vergibt. Ursprünglich als Komet C/2017 U1 klassifiziert, wurde er später in Asteroid A/2017 U1 umbenannt, da er keine Koma hatte. Nachdem er eindeutig als von außerhalb des Sonnensystems stammend identifiziert worden war, wurde eine neue Bezeichnung eingeführt: I, für Interstellares Objekt. Als erstes Objekt, das auf diese Weise identifiziert wurde, erhielt ʻOumuamua die Bezeichnung 1I, wobei die Regeln für die Berechtigung von Objekten zur Vergabe von I-Nummern und die Namen, die diesen interstellaren Objekten zu geben sind, noch zu kodifizieren sind. Das Objekt kann 1I; 1I/2017 U1; 1I/ʻOumuamua; oder 1I/2017 U1 (ʻOumuamua) genannt werden. ⓘ
Der Name kommt vom hawaiianischen ʻoumuamua 'Kundschafter' (von ʻou 'ausstrecken' und mua, zur Betonung verdoppelt 'zuerst, im Voraus') und spiegelt die Art und Weise wider, wie das Objekt wie ein Kundschafter oder Bote aus der fernen Vergangenheit ausgesandt wird, um die Menschheit zu erreichen. Es bedeutet grob übersetzt 'erster entfernter Bote'. Das erste Zeichen ist ein hawaiianisches ʻokina, kein Apostroph, und wird als Glottalstopp ausgesprochen; das Pan-STARRS-Team wählte den Namen in Absprache mit Ka'iu Kimura und Larry Kimura von der University of Hawaiʻi in Hilo. ⓘ
Bevor der offizielle Name festgelegt wurde, wurde Rama vorgeschlagen, der Name eines außerirdischen Raumschiffs, das unter ähnlichen Umständen in dem Science-Fiction-Roman Rendezvous mit Rama von Arthur C. Clarke aus dem Jahr 1973 entdeckt wurde. ⓘ
Beobachtungen
Beobachtungen und Rückschlüsse auf die Flugbahn von ʻOumuamua wurden in erster Linie mit Daten des Pan-STARRS1-Teleskops, das Teil des Spaceguard Survey ist, und des Canada-France-Hawaii-Teleskops (CFHT) gewonnen, sowie mit Daten über die Zusammensetzung und die Form von ʻOumuamua mit dem Very Large Telescope und dem Gemini South-Teleskop in Chile sowie dem Keck II-Teleskop auf Hawaii. Diese wurden von Karen J. Meech, Robert Weryk und ihren Kollegen gesammelt und am 20. November 2017 in Nature veröffentlicht. Nach der Ankündigung schlossen sich die weltraumgestützten Teleskope Hubble und Spitzer den Beobachtungen an. ⓘ
ʻOumuamua ist klein und leuchtet nicht sehr hell. Er wurde bei STEREO HI-1A-Beobachtungen in der Nähe seines Periheliums am 9. September 2017 nicht gesehen, was seine Helligkeit auf etwa 13,5 mag begrenzt. Ende Oktober war ʻOumuamua bereits auf eine scheinbare Helligkeit von etwa 23 mag verblasst, und Mitte Dezember 2017 war er zu schwach und bewegte sich zu schnell, um selbst von den größten bodengebundenen Teleskopen untersucht zu werden. ⓘ
ʻOumuamua wurde aufgrund seiner interstellaren Herkunft mit dem fiktiven Alien-Raumschiff Rama verglichen. Hinzu kommt, dass sowohl das reale als auch das fiktive Objekt ungewöhnlich langgestreckt sind. ʻOumuamua hat einen rötlichen Farbton und eine unbeständige Helligkeit, die typisch für Asteroiden sind. ⓘ
Das Radioteleskop des SETI-Instituts, das Allen Telescope Array, untersuchte ʻOumuamua, konnte aber keine ungewöhnlichen Radioemissionen feststellen. Mit der Breakthrough Listen-Hardware und dem Green Bank Telescope wurden genauere Beobachtungen durchgeführt; die Daten wurden nach Schmalbandsignalen durchsucht und es wurden keine gefunden. In Anbetracht der großen Nähe zu diesem interstellaren Objekt wurden mutmaßliche Sender mit der extrem niedrigen effektiven isotropen Strahlungsleistung von 0,08 Watt begrenzt. ⓘ
Flugbahn
ʻOumuamua scheint etwa aus der Richtung von Wega im Sternbild Leier zu kommen. Die Einflugrichtung von ʻOumuamua liegt 6° vom Sonnenscheitelpunkt entfernt (die Richtung der Bewegung der Sonne relativ zu den lokalen Sternen), was die wahrscheinlichste Richtung ist, aus der sich Objekte von außerhalb des Sonnensystems nähern sollten. Am 26. Oktober wurden zwei Vorentdeckungsbeobachtungen des Catalina Sky Survey vom 14. und 17. Oktober gefunden. Ein zweiwöchiger Beobachtungsbogen hatte eine stark hyperbolische Flugbahn bestätigt. Sie hat eine hyperbolische Überschussgeschwindigkeit (Geschwindigkeit im Unendlichen, ) von 26,33 km/s (94.800 km/h; 58.900 mph), seine Geschwindigkeit relativ zur Sonne im interstellaren Raum. ⓘ
| Entfernung | Datum | Geschwindigkeit km/s |
|---|---|---|
| 2300 AE | 1605 | 26.34 |
| 1000 AU | 1839 | 26.35 |
| 100 AU | 2000 | 26.67 |
| 10 AE | 2016 | 29.50 |
| 1 AE | 9. August 2017 | 49.67 |
| Perihel | 9. September 2017 | 87.71 |
| 1 AE | 10. Oktober 2017 | 49.67 |
| 10 AE | 2019 | 29.51 |
| 100 AU | 2034 | 26.65 |
| 1000 AU | 2196 | 26.36 |
| 2300 AE | 2430 | 26.32 |
Mitte November waren sich die Astronomen sicher, dass es sich um ein interstellares Objekt handelt. Basierend auf Beobachtungen über einen Zeitraum von 80 Tagen beträgt ʻOumuamuas Bahnexzentrizität 1,20, die höchste jemals beobachtete Exzentrizität bis zur Entdeckung von 2I/Borisov im August 2019. Eine Exzentrizität von mehr als 1,0 bedeutet, dass ein Objekt die Fluchtgeschwindigkeit der Sonne überschreitet, nicht an das Sonnensystem gebunden ist und in den interstellaren Raum entkommen kann. Während eine Exzentrizität von etwas über 1,0 durch Begegnungen mit Planeten erreicht werden kann, wie dies beim bisherigen Rekordhalter C/1980 E1 der Fall war, ist ʻOumuamuas Exzentrizität so hoch, dass sie nicht durch eine Begegnung mit einem der Planeten im Sonnensystem erreicht werden konnte. Selbst unentdeckte Planeten im Sonnensystem, falls es welche geben sollte, könnten weder die Flugbahn von ʻOumuamua erklären noch seine Geschwindigkeit auf den beobachteten Wert erhöhen. Aus diesen Gründen kann ʻOumuamua nur von interstellarer Herkunft sein. ⓘ
| Objekt | Geschwindigkeit km/s |
# Anzahl der Beobachtungen und Beobachtungsbogen |
|---|---|---|
| 90377 Sedna | 1.99 | 196 in 9240 Tagen |
| C/1980 E1 (Bowell) | 2.96 | 179 in 2514 Tagen |
| C/1997 P2 (Weltraumüberwachung) | 2.96 | 94 in 49 Tagen |
| C/2010 X1 (Elenin) | 2.96 | 2222 in 235 Tagen |
| C/2012 S1 (ISON) | 2.99 | 6514 in 784 Tagen |
| C/2008 J4 (McNaught) | 4.88 | 22 in 15 Tagen |
| 1I/2017 U1 (ʻOumuamua) | 26.5 | 207 in 80 Tagen |
ʻOumuamua trat nördlich der Ebene der Ekliptik in das Sonnensystem ein. Die Anziehungskraft der Sonne ließ ihn schneller werden, bis er seine Höchstgeschwindigkeit von 87,71 km/s (315.800 km/h) erreichte, als er am 6. September südlich der Ekliptik vorbeiflog, wo die Schwerkraft der Sonne seine Bahn bei seiner größten Annäherung (Perihel) am 9. September in einer Entfernung von 0,255 AE (38.100.000 km) von der Sonne, d. h., etwa 17 % näher als Merkurs größte Annäherung an die Sonne. Das Objekt bewegt sich nun von der Sonne weg in Richtung Pegasus auf einen Fluchtpunkt zu, der 66° von der Richtung seiner Annäherung entfernt ist. ⓘ
Auf dem Hinweg seiner Reise durch das Sonnensystem passierte ʻOumuamua am 14. Oktober die Erdumlaufbahn mit einem Abstand von etwa 0,1618 AE (24.200.000 km) von der Erde. Am 16. Oktober bewegte er sich wieder nördlich der Ekliptikebene und passierte am 1. November die Umlaufbahn des Mars. ʻOumuamua passierte im Mai 2018 die Umlaufbahn des Jupiters, im Januar 2019 die des Saturns und wird 2022 die des Neptuns passieren. Wenn er das Sonnensystem verlässt, wird er sich ungefähr in Rektaszension 23'51" und Deklination +24°45' im Pegasus befinden. Er wird weiter abbremsen, bis er eine Geschwindigkeit von 26,33 Kilometern pro Sekunde (94.800 km/h) relativ zur Sonne erreicht, die gleiche Geschwindigkeit wie vor seiner Annäherung an das Sonnensystem. ⓘ
Man kennt auch einige Kometen des Sonnensystems, deren Bahnexzentrizitäten größer als 1,0 sind, beispielsweise den Kometen C/1980 E1 (Bowell), der eine Bahnexzentrizität von 1,0577 aufweist. Dieser Komet gelangte aus der Oort’schen Wolke in das Innere unseres Sonnensystems. Dabei wurde seine Bahn während seiner nahen Jupiter-Passage auf eine hyperbolische Bahn abgelenkt. Die Raumsonden Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 und New Horizons befinden sich ebenfalls auf hyperbolischen Bahnen. Die Sonden erreichten beim Start nicht die dritte kosmische Geschwindigkeit (), sondern verdanken ihre zum Verlassen des Sonnensystems hinreichenden Geschwindigkeiten jeweils Swing-by-Manövern an Jupiter und Saturn. ⓘ
Nicht-gravitationelle Beschleunigung
Am 27. Juni 2018 berichteten Astronomen von einer nicht-gravitativen Beschleunigung der Flugbahn von ʻOumuamua, die möglicherweise mit einem Schub durch den Strahlungsdruck der Sonne zusammenhängt. Die daraus resultierende Geschwindigkeitsänderung während des Zeitraums, in dem er sich der Sonne am stärksten näherte, belief sich auf etwa 17 Meter pro Sekunde. Anfängliche Spekulationen über die Ursache dieser Beschleunigung deuteten auf das kometenartige Ausgasen hin, bei dem flüchtige Substanzen im Inneren des Objekts verdampfen, wenn die Sonne seine Oberfläche aufheizt. Obwohl kein solcher Gasschweif hinter dem Objekt beobachtet wurde, schätzten die Forscher, dass genügend Ausgasung die Geschwindigkeit des Objekts erhöht haben könnte, ohne dass die Gase nachweisbar waren. Eine kritische Neubewertung der Ausgasungshypothese ergab, dass die Ausgasung anstelle der beobachteten Stabilität des Spin von ʻOumuamua dazu geführt hätte, dass sich der Spin des Objekts aufgrund seiner länglichen Form schnell verändert hätte, was zum Auseinanderreißen des Objekts geführt hätte. ⓘ
Hinweise auf den Ursprung
Unter Berücksichtigung der Eigenbewegung der Wega hätte ʻOumuamua 600.000 Jahre gebraucht, um das Sonnensystem von der Wega aus zu erreichen. Da die Wega aber ein naher Stern ist, befand sie sich zu dieser Zeit nicht in demselben Teil des Himmels. Nach Berechnungen der Astronomen war das Objekt vor einhundert Jahren 83,9 ± 0,090 Mrd. km bzw. 52,1 ± 0,056 Mrd. Meilen (561 ± 0,6 AE) von der Sonne entfernt und bewegte sich mit einer Geschwindigkeit von 26,33 km/s in Bezug auf die Sonne. Diese interstellare Geschwindigkeit liegt sehr nahe an der mittleren Bewegung von Material in der Milchstraße in der Nachbarschaft der Sonne, auch bekannt als lokaler Standard der Ruhe (LSR), und besonders nahe an der mittleren Bewegung einer relativ nahen Gruppe von roten Zwergsternen. Dieses Geschwindigkeitsprofil deutet ebenfalls auf einen extrasolaren Ursprung hin, scheint aber die nächstgelegenen Dutzend Sterne auszuschließen. Tatsächlich könnte die Nähe der Geschwindigkeit von ʻOumuamua zum lokalen Standard der Ruhe bedeuten, dass er die Milchstraße mehrmals umrundet hat und somit aus einem ganz anderen Teil der Galaxie stammen könnte. ⓘ
Es ist nicht bekannt, wie lange das Objekt schon zwischen den Sternen unterwegs ist. Das Sonnensystem ist wahrscheinlich das erste Planetensystem, mit dem ʻOumuamua in Berührung gekommen ist, seit er aus seinem Geburtssternsystem herausgeschleudert wurde, möglicherweise vor mehreren Milliarden Jahren. Es wurde spekuliert, dass das Objekt vor etwa 45 Millionen Jahren aus einem Sternsystem in einem der lokalen kinematischen Verbände junger Sterne (insbesondere Carina oder Columba) in einem Umkreis von etwa 100 Parsecs ausgestoßen wurde. Die Carina- und Columba-Verbände sind heute am Himmel sehr weit vom Sternbild Lyra entfernt, der Richtung, aus der ʻOumuamua kam, als er in das Sonnensystem eintrat. Andere haben spekuliert, dass er aus einem System Weißer Zwerge ausgestoßen wurde und dass seine flüchtigen Bestandteile verloren gingen, als sein Mutterstern zu einem Roten Riesen wurde. Vor etwa 1,3 Millionen Jahren könnte das Objekt in einer Entfernung von 0,16 Parsec (0,52 Lichtjahre) an dem nahegelegenen Stern TYC 4742-1027-1 vorbeigeflogen sein, aber seine Geschwindigkeit ist zu hoch, um aus diesem Sternsystem zu stammen, und es passierte wahrscheinlich nur die Oortsche Wolke des Systems mit einer relativen Geschwindigkeit von etwa 15 km/s (34.000 mph; 54.000 km/h). Eine neuere Studie (August 2018) unter Verwendung von Gaia Data Release 2 hat die möglichen vergangenen nahen Begegnungen aktualisiert und vier Sterne identifiziert, an denen ʻOumuamua in den letzten paar Millionen Jahren relativ nah und mit mäßig niedrigen Geschwindigkeiten vorbeigezogen ist. Diese Studie identifiziert auch künftige nahe Begegnungen von ʻOumuamua auf seiner von der Sonne ausgehenden Flugbahn. ⓘ
Im September 2018 beschrieben die Astronomen mehrere mögliche Heimatsternsysteme, aus denen ʻOumuamua stammen könnte. ⓘ
Im April 2020 präsentierten die Astronomen ein neues mögliches Szenario für die Herkunft des Objekts. Einer Hypothese zufolge könnte ʻOumuamua ein Fragment eines gezeitengestörten Planeten sein. Sollte dies zutreffen, wäre ʻOumuamua ein seltenes Objekt, das viel seltener vorkommt als die meisten extrasolaren "staubigen Schneeball"-Kometen oder Asteroiden. Allerdings führt dieses Szenario zu zigarrenförmigen Objekten, während die Lichtkurve von ʻOumuamua eine scheibenförmige Form begünstigt. ⓘ
Im Mai 2020 wurde vorgeschlagen, dass es sich bei dem Objekt um das erste beobachtete Mitglied einer Klasse von kleinen H2-eisreichen Körpern handelt, die sich bei Temperaturen nahe 3 K in den Kernen von riesigen Molekülwolken bilden. Die nicht gravitationsbedingte Beschleunigung und die Form von ʻOumuamua mit hohem Aspektverhältnis könnten auf dieser Grundlage erklärt werden. Später wurde jedoch berechnet, dass Wasserstoff-Eisberge ihre Reise durch den interstellaren Raum nicht überleben können. ⓘ
Die genaue Herkunft des interstellaren Objekts kann bisher nicht bestimmt werden, zumal seine Flugbahn nichtgravitative Einflüsse zeigt. ⓘ
Der Leiter des astronomischen Instituts der Harvard-Universität, Avi Loeb, schließt nicht aus, dass es sich bei dem Objekt um eine aktive Raumsonde handeln könnte. In einer im Juli 2019 in der Fachzeitschrift Nature publizierten Studie erklärt ein Wissenschaftlerteam, dass es sich bei ‘Oumuamua um ein Objekt natürlichen Ursprungs handle. ⓘ
Zwei Studien gehen davon aus, dass es sich bei ʻOumuamua um ein Bruchstück von einem dem Pluto ähnlichen Exoplaneten handele. Die Astronomen gehen davon aus, dass Oumuamua aus gefrorenem Stickstoff (N2) besteht. Die äußeren Schichten des Stickstoffeises seien aber geschmolzen. Durch die Bewegung im All habe er so den Großteil seiner Masse verloren und nach und nach eine flache Form angenommen. ⓘ
Klassifizierung
Ursprünglich wurde ʻOumuamua aufgrund einer stark hyperbolischen Flugbahn als Komet C/2017 U1 (PANSTARRS) angekündigt. In einem Versuch, jegliche Kometenaktivität zu bestätigen, wurden später am selben Tag mit dem Very Large Telescope sehr tiefe Stacking-Bilder aufgenommen, aber das Objekt zeigte keine Koma. Dementsprechend wurde das Objekt in A/2017 U1 umbenannt und war damit der erste Komet, der jemals in einen Asteroiden umbenannt wurde. Nachdem es als interstellares Objekt identifiziert wurde, erhielt es die Bezeichnung 1I/2017 U1, das erste Mitglied einer neuen Klasse von Objekten. Das Fehlen einer Koma begrenzt die Menge an Oberflächeneis auf wenige Quadratmeter, und alle flüchtigen Stoffe (falls vorhanden) müssen unter einer mindestens 0,5 m dicken Kruste liegen. Das deutet auch darauf hin, dass sich das Objekt innerhalb der Frostgrenze seines Muttersternsystems gebildet haben muss oder sich lange genug in der inneren Region dieses Sternsystems befunden hat, damit das gesamte oberflächennahe Eis sublimieren konnte, wie es bei Damokloiden der Fall sein kann. Aufgrund der chaotischen Natur der Dynamik kleiner Körper ist es schwierig zu sagen, welches Szenario wahrscheinlicher ist. Wenn er sich jedoch auf ähnliche Weise wie Objekte des Sonnensystems gebildet hat, deutet sein Spektrum darauf hin, dass das letztere Szenario zutrifft. Jegliche meteorische Aktivität von ʻOumuamua wäre am 18. Oktober 2017 aus dem Sternbild Sextans zu erwarten gewesen, aber das kanadische Meteor Orbit Radar hat keine Aktivität festgestellt. ⓘ
Am 27. Juni 2018 berichteten Astronomen, dass es sich bei ʻOumuamua vermutlich um einen schwach aktiven Kometen handelt und nicht um einen Asteroiden, wie bisher angenommen. Dies wurde durch die Messung einer nicht-gravitativen Beschleunigung von ʻOumuamua festgestellt, die mit der Ausgasung des Kometen übereinstimmt. Im Oktober 2018 vorgelegte Studien deuten jedoch darauf hin, dass es sich bei dem Objekt weder um einen Asteroiden noch um einen Kometen handelt, obwohl es sich bei dem Objekt um einen Überrest eines zerfallenen interstellaren Kometen (oder Exokomet) handeln könnte, wie der Astronom Zdenek Sekanina vermutet. ⓘ
Erscheinungsbild, Form und Zusammensetzung
Spektren des Hale-Teleskops vom 25. Oktober zeigten eine rote Farbe, die an Kometenkerne oder Trojaner erinnert. Spektren mit höherem Signal-Rausch-Verhältnis, die später am selben Tag mit dem 4,2-Meter-William-Herschel-Teleskop aufgezeichnet wurden, zeigten, dass das Objekt keine Merkmale aufwies und rot gefärbt war wie Objekte im Kuipergürtel. Spektren, die in der folgenden Nacht mit dem 8,2 m Very Large Telescope aufgenommen wurden, zeigten, dass sich dieses Verhalten bis in den nahen Infrarotbereich fortsetzte. Sein Spektrum ist dem von Asteroiden des Typs D ähnlich. ⓘ
ʻOumuamua rotiert nicht um seine Hauptachse, und seine Bewegung ist möglicherweise eine Art Taumeln. Dies erklärt die unterschiedlichen Rotationsperioden, die von Bannister et al. und Bolin et al. mit 8,10 Stunden (±0,42 Stunden oder ±0,02 Stunden) und einer Lichtkurvenamplitude von 1,5-2,1 Magnituden angegeben wurden, während Meech et al. eine Rotationsperiode von 7,3 Stunden und eine Lichtkurvenamplitude von 2,5 Magnituden angaben. Höchstwahrscheinlich wurde ʻOumuamua durch eine Kollision in seinem Herkunftssystem ins Taumeln gebracht und bleibt in Bewegung, da die Zeitskala für die Dissipation dieser Bewegung sehr lang ist, mindestens eine Milliarde Jahre. ⓘ
Die großen Schwankungen in den Lichtkurven deuten darauf hin, dass ʻOumuamua ein sehr längliches, zigarrenartiges Objekt sein könnte, das mit den längsten Objekten des Sonnensystems vergleichbar oder größer ist, oder ein extrem flaches Objekt, ein Pfannkuchen oder ein abgeplattetes Sphäroid. Größe und Form wurden jedoch nicht direkt beobachtet, da ʻOumuamua selbst in den stärksten Teleskopen nur als punktförmige Lichtquelle erscheint. Weder seine Albedo noch seine triaxiale Ellipsoidform sind bekannt. Wenn er zigarrenförmig ist, könnte das Verhältnis von längster zu kürzester Achse 5:1 oder größer sein. Unter der Annahme einer Albedo von 10 % (etwas höher als typisch für Asteroiden des Typs D) und eines Verhältnisses von 6:1 hat ʻOumuamua Abmessungen von etwa 100 m-1.000 m × 35 m-167 m × 35 m-167 m (328 ft-3.281 ft × 115 ft-548 ft × 115 ft-548 ft) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 110 m (360 ft). Laut dem Astronomen David Jewitt ist das Objekt physisch unauffällig, abgesehen von seiner stark verlängerten Form. Bannister et al. haben vorgeschlagen, dass es sich auch um einen Doppelstern mit Kontakt handeln könnte, obwohl dies mit seiner schnellen Rotation nicht vereinbar wäre. Eine Spekulation bezüglich seiner Form ist, dass er das Ergebnis eines gewalttätigen Ereignisses (wie einer Kollision oder Sternexplosion) ist, das seinen Auswurf aus seinem Ursprungssystem verursachte. JPL News berichtet, dass ʻOumuamua "bis zu einer Viertelmeile (400 Meter) lang und sehr langgestreckt ist - vielleicht zehnmal so lang wie breit". ⓘ
In einer Veröffentlichung von 2019 wird festgestellt, dass die besten Modelle entweder eine Zigarrenform mit einem Seitenverhältnis von 1:8 oder eine Scheibenform mit einem Seitenverhältnis von 1:6 sind, wobei die Scheibe wahrscheinlicher ist, da ihre Rotation keine bestimmte Ausrichtung erfordert, um die beobachtete Bandbreite an Helligkeiten zu sehen. Monte-Carlo-Simulationen auf der Grundlage der verfügbaren Bahnbestimmung deuten darauf hin, dass die äquatoriale Schiefe von ʻOumuamua etwa 93 Grad betragen könnte, wenn er eine sehr ausgedehnte oder zigarrenartige Form hat, oder fast 16 Grad, wenn er sehr abgeplattet oder scheibenförmig ist. In einer Veröffentlichung aus dem Jahr 2021 wird festgestellt, dass die extreme Form wahrscheinlich auf die jüngste Verdampfung zurückzuführen ist und dass das Objekt beim Eintritt in das Sonnensystem wahrscheinlich ein unauffälliges Seitenverhältnis von 2:1 hatte. Die Autoren berechneten, dass ʻOumuamua einen Monat nach dem Perihel 92 % der Masse verloren hatte, die er bei seinem Eintritt in das Sonnensystem hatte. ⓘ
Lichtkurvenbeobachtungen deuten darauf hin, dass das Objekt aus dichtem, metallreichem Gestein besteht, das durch Millionen von Jahren kosmischer Strahlung gerötet wurde. Es wird vermutet, dass seine Oberfläche Tholine enthält, das sind bestrahlte organische Verbindungen, die bei Objekten im äußeren Sonnensystem häufiger vorkommen und zur Bestimmung des Alters der Oberfläche beitragen können. Diese Möglichkeit ergibt sich aus der spektroskopischen Charakterisierung und seiner rötlichen Farbe sowie aus den erwarteten Auswirkungen der interstellaren Strahlung. Obwohl der Komet bei seiner Annäherung an die Sonne keine Koma aufwies, könnte er im Inneren noch Eis enthalten, das durch "einen isolierenden Mantel, der durch die langfristige Einwirkung kosmischer Strahlung entstanden ist", verborgen ist. ⓘ
Im November 2019 stellten einige Astronomen fest, dass ʻOumuamua ein "kosmischer Staubhase" sein könnte, da er ein "sehr leichtes und 'flauschiges' Konglomerat aus Staub- und Eiskörnern" sei. ⓘ
Im August 2020 berichteten die Astronomen, dass ʻOumuamua wahrscheinlich nicht aus gefrorenem Wasserstoff besteht, wie zuvor angenommen worden war; die Zusammensetzung des Objekts ist weiterhin unbekannt. ⓘ
Suche nach Radiosignalen künstlichen Ursprungs
Mitte Dezember 2017 wurde im Rahmen des Forschungsprojektes Breakthrough Listen das Radioteleskop am Green-Bank-Observatorium im US-Bundesstaat West Virginia auf ʻOumuamua gerichtet, um mögliche Signale künstlichen Ursprungs von ‘Oumuamua zu empfangen. Dass tatsächlich Signale von Außerirdischen empfangen werden, gilt zwar als äußerst unwahrscheinlich, aufgrund der bisher einmaligen Gelegenheit seien die Messungen aber einen Versuch wert gewesen. In vier Beobachtungsblöcken zu je zwei Stunden im L-, S-, C- und X-Band wurden über zwei Wochen hinweg Daten gesammelt. Dabei wurden weder Hinweise auf künstliche Signale noch auf eine Kometenkoma gefunden. ⓘ
SETI hatte schon eine ähnliche Untersuchung mit dem Allen Telescope Array in Kalifornien durchgeführt, war aber nicht fündig geworden. ⓘ
Im Dezember 2017 nannte der Astronom Avi Loeb von der Harvard University, ein Berater des Breakthrough Listen Project, die ungewöhnlich längliche Form von ʻOumuamua als einen der Gründe, warum das Green Bank Telescope in West Virginia nach Radioemissionen von ihm lauschen sollte, um zu sehen, ob es unerwartete Anzeichen dafür gibt, dass es künstlichen Ursprungs sein könnte, obwohl frühere begrenzte Beobachtungen durch andere Radioteleskope wie das Allen Telescope Array des SETI-Instituts keine derartigen Ergebnisse geliefert hatten. Am 13. Dezember 2017 beobachtete das Green Bank Telescope das Objekt sechs Stunden lang in vier Radiofrequenzbändern. In diesem sehr begrenzten Scanbereich wurden keine Radiosignale von ʻOumuamua entdeckt, aber weitere Beobachtungen waren geplant. ⓘ
Diskussion
Stickstoffeis-Theorie
Die Ausgasung von Stickstoffeis (N2) könnte erklären, warum keine Ausgasung festgestellt wurde. Stickstoffeis von der Größe 'Oumuamuas könnte 500 Millionen Jahre im interstellaren Medium überleben und würde zwei Drittel des Sonnenlichts reflektieren. Diese Erklärung wurde im März 2021 weiter untermauert, als Wissenschaftler eine Theorie vorstellten, die sich auf Stickstoffeis stützt, und zu dem Schluss kamen, dass ʻOumuamua ein Stück eines Exoplaneten sein könnte, der dem Zwergplaneten Pluto ähnelt, ein Exo-Pluto, wie gesagt, von jenseits unseres Sonnensystems. Diese Theorie wurde von Loeb kritisiert. Im November 2021 stellten Siraj und Loeb in theoretischen Studien die Hypothese auf, dass es sich bei 'Oumuamua nicht um einen Stickstoff-Eisberg handelt. ⓘ
Wasserstoff-Eis-Theorie
Es wurde vorgeschlagen, dass ʻOumuamua eine erhebliche Menge an Wasserstoffeis enthält. Dies würde darauf hindeuten, dass er aus dem Kern einer interstellaren Molekülwolke stammt, wo die Bedingungen für die Bildung dieses Materials gegeben sein könnten. Die Hitze der Sonne würde den Wasserstoff sublimieren lassen, was wiederum den Körper antreiben würde. Die durch diesen Prozess entstehende Wasserstoffkoma wäre mit erdgebundenen Teleskopen nur schwer zu erkennen, da die Atmosphäre diese Wellenlängen blockiert. Regelmäßige Wassereiskometen machen diesen Prozess ebenfalls durch, allerdings in einem viel geringeren Ausmaß und mit einer sichtbaren Koma. Dies könnte eine Erklärung für die beträchtliche nicht-gravitative Beschleunigung sein, die ʻOumuamua erfahren hat, ohne Anzeichen von Koma-Bildung zu zeigen. Ein signifikanter Massenverlust durch die Sublimation würde auch die ungewöhnliche zigarrenartige Form erklären, vergleichbar damit, wie ein Stück Seife länglicher wird, wenn es aufgebraucht ist. ⓘ
Später wurde jedoch gezeigt, dass sich Wasserstoff-Eisberge nicht aus kleinen Körnern bilden können und dass sie vor etwa 40 Millionen Jahren in der unmittelbaren Nachbarschaft des Sonnensystems entstanden sein müssen, damit sie auf ihrer Reise durch den interstellaren Raum nicht verdampfen. ⓘ
Hypothetische Weltraummissionen
Die Initiative für interstellare Studien (i4is) hat das Projekt Lyra ins Leben gerufen, um die Durchführbarkeit einer Mission zu ʻOumuamua zu prüfen. Es wurden mehrere Optionen für die Entsendung eines Raumschiffs nach ʻOumuamua innerhalb eines Zeitrahmens von 5 bis 25 Jahren vorgeschlagen. Es wurden verschiedene Missionsdauern und deren Geschwindigkeitsanforderungen in Bezug auf das Startdatum untersucht, wobei von einem direkten impulsiven Transfer zur Abfangbahn ausgegangen wurde. ⓘ
Das Space Launch System (das auch für "interstellare Vorläufermissionen" in Betracht gezogen wird) wäre noch leistungsfähiger. Ein solcher interstellarer Vorläufer könnte auf seinem Weg aus dem Sonnensystem leicht an ʻOumuamua vorbeifliegen, und zwar mit einer Geschwindigkeit von 63 km/s (39 mi/s). ⓘ
Es wurden auch fortschrittlichere Optionen für den Einsatz von Solar-, Laserelektro- und Lasersegelantrieben auf der Grundlage der Breakthrough Starshot-Technologie in Betracht gezogen. Die Herausforderung besteht darin, das interstellare Objekt in einer angemessenen Zeit (und damit in einer angemessenen Entfernung von der Erde) zu erreichen und dennoch nützliche wissenschaftliche Informationen zu gewinnen. Um dies zu erreichen, wäre eine Abbremsung des Raumschiffs auf ʻOumuamua höchst wünschenswert, da der wissenschaftliche Ertrag einer Begegnung mit Überlichtgeschwindigkeit minimal ist". Wenn die Sonde zu schnell fliegt, wäre sie nicht in der Lage, in eine Umlaufbahn zu gelangen oder auf dem Objekt zu landen, sondern würde an ihm vorbeifliegen. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass eine Begegnungsmission zwar eine Herausforderung darstellt, aber mit einer zeitnahen Technologie machbar wäre. Seligman und Laughlin verfolgen einen ergänzenden Ansatz zur Lyra-Studie, kommen aber ebenfalls zu dem Schluss, dass derartige Missionen zwar schwierig zu realisieren, aber sowohl machbar als auch wissenschaftlich interessant sind. ⓘ
Wegen der hohen hyperbolischen Exzessgeschwindigkeit von etwa 26,3 km/s ist ʻOumuamua schwer für Raumfahrzeuge erreichbar. Das Raumfahrzeug mit der derzeit höchsten hyperbolischen Exzessgeschwindigkeit ist Voyager 1 mit ca. 16,6 km/s. Zwei Studien der britischen Initiative for Interstellar Studies kamen zu dem Ergebnis, dass Missionen zu ʻOumuamua mit heutigen Technologien in einem Startzeitfenster von 2021 bis nach 2047 möglich seien. Ein Missionskonzept geht von einem kombinierten Jupiter-Flyby und Sonnen-Oberth-Manöver aus. Das Jupiter-Flyby-Manöver würde die Sonde demnach auf eine Trajektorie in Richtung der Sonne bringen. Im Perihel würde ein Feststoffmotor gezündet, der die Sonde aus dem Sonnensystem herauskatapultiert. Die Berechnungen ergaben, dass mit diesem Manöver ʻOumuamua innerhalb von 16 bis 17 Jahren nach Start erreicht werden könne. Hierzu würden eine leistungsfähige Trägerrakete (Falcon Heavy, Space Launch System), Feststoffmotoren und ein Hitzeschild ähnlich dem der Parker Solar Probe benötigt. Die Machbarkeit einer solchen Kombination von Manövern mit heutigen Technologien wurde zuvor bereits von einer Studie des Keck Institute of Space Studies am California Institute of Technology untersucht. Eine ältere Studie von Forschern der Yale University war bereits zu dem Ergebnis gekommen, dass Objekte auf ähnlichen Bahnen wie ʻOumuamua mit heutigen Technologien erreichbar seien. Im Mai 2020 wurde ein Vorschlag für eine Slingshot Lichtsegel-Sonde zu ʻOumuamua von der NASA zur weiteren Forschung ausgewählt. ⓘ
Hypothese über außerirdische Objekte
Am 26. Oktober 2018 legten Loeb und sein Postdoc Shmuel Bialy eine Arbeit vor, in der sie die Möglichkeit untersuchten, dass es sich bei ʻOumuamua um ein künstliches, dünnes Sonnensegel handelt, das durch den Druck der Sonnenstrahlung beschleunigt wird, um die kometenähnliche Nichtgravitationsbeschleunigung des Objekts zu erklären. Andere Wissenschaftler haben erklärt, dass die verfügbaren Beweise nicht ausreichen, um eine solche Annahme in Betracht zu ziehen, und dass ein taumelndes Sonnensegel nicht in der Lage wäre, zu beschleunigen. Daraufhin schrieb Loeb einen Artikel, in dem er sechs anomale Eigenschaften von ʻOumuamua beschrieb, die ihn ungewöhnlich machen und ihn von allen bisher beobachteten Kometen oder Asteroiden unterscheiden. Ein späterer Bericht über Beobachtungen des Spitzer-Weltraumteleskops legte eine enge Grenze für die Ausgasung von kohlenstoffbasierten Molekülen fest und wies darauf hin, dass ʻOumuamua mindestens zehnmal stärker glänzt als ein typischer Komet. Die Hypothese eines außerirdischen Objekts wird von vielen Experten als unwahrscheinlich angesehen. ⓘ
Andere interstellare Objekte
2I/Borisov wurde am 30. August 2019 entdeckt und bestätigte sich bald als interstellarer Komet. Das Objekt kam aus Richtung Kassiopeia und erreichte am 8. Dezember 2019 das Perihel (sonnennächster Punkt). ⓘ
ʻOumuamua ist möglicherweise das zweite bekannte interstellare Objekt; das erste war ein angeblicher interstellarer Meteor, der 2014 auf der Erde einschlug. ⓘ