Studie: Tausende interstellare Objekte könnten im Sonnensystem gefangen sein
Bordeaux (Frankreich) – Seit der Entdeckung des Objekts 1I/ʻOumuamua im Jahr 2017 und zwei weiterer interstellarer Objekte ist bekannt, dass unser Sonnensystem regelmäßig von Körpern aus anderen Planetensystemen durchquert wird. Solche interstellaren Objekte (ISOs) bewegen sich meist auf offenen Bahnen durch das Sonnensystem und verlassen es auch wieder. Eine neue Studie zeigt nun, dass ein Teil dieser fremden Körper und Objekte unter bestimmten Umständen dauerhaft an einen anderen Stern, in diesem Fall also unsere Sonne, gebunden werden kann.
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Sean N. Raymond vom Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux an der Université de Bordeaux, Nathan A. Kaib vom Planetary Science Institute in Tucson und und Matthew J. Hopkins von der neuseeländischen University of Canterbury untersuchten nun anhand von numerischen Simulationen, wie sich interstellare Objekte bei engen Begegnungen zwischen Sternen verhalten. Wie das Forscher-Trio aktuell im Fachjournal „Astronomy & Astrophysics“ (DOI: 10.1051/0004-6361/202660697) berichtet, sei dabei ein Mechanismus entscheidend, der bislang vor allem im Zusammenhang mit der Wechselwirkung zwischen Planeten und vorbeiziehenden Objekten betrachtet wurde: Für einen dauerhaften Einfang ist demnach nicht zwingend die Anwesenheit eines Planeten um einen Stern erforderlich.
Begegnungen zwischen Sternen als kosmische Falle
Die Forscher konzentrierten sich auf interstellare Objekte, die sich innerhalb von etwa einem Parsec – rund 3,26 Lichtjahren – von der Sonne befinden. In diesem Bereich kann die Anziehungskraft eines vorbeiziehenden Sterns die Bahnen der Objekte erheblich verändern.
Bei einer geeigneten Begegnung kann ein Objekt dabei Energie verlieren und von einer ursprünglich offenen Bahn in eine gebundene Umlaufbahn um den besuchten Stern überführt werden. Besonders effizient ist dieser Vorgang, wenn der durch den Vorbeiflug verursachte Impuls ungefähr der Fluchtgeschwindigkeit am äußersten stabilen Rand des von der Sonne dominierten Bereichs entspricht. Für unsere Sonne liegt diese Geschwindigkeit bei lediglich rund 0,1 Kilometern pro Sekunde.
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Allerdings sind solche Einfangvorgänge keineswegs bei jedem Sternvorbeiflug zu erwarten. Den Simulationen zufolge wird der überwiegende Teil dieser Bindungen von wenigen besonders wirkungsvollen Begegnungen verursacht. Dabei handelt es sich typischerweise um relativ langsame Vorbeiflüge massereicher Sterne.
Die Objekte landen vor allem in der Oortschen Wolke
Nach den Berechnungen würden eingefangene interstellare Objekte überwiegend in den äußersten Regionen eines Sterns, im Sonnensystem also in der Oortschen Wolke zurückbleiben. Ihre großen Bahnhalbachsen liegen typischerweise bei mehr als etwa 50.000 Astronomischen Einheiten (AE = Abstand zwischen Sonne und Erde).
Damit würden die Objekte in Regionen gelangen, die von der Sonne aus gesehen extrem weit entfernt sind. Ein solcher Körper wäre entsprechend nur sehr schwer direkt nachzuweisen, geschweige denn abzubilden. Seine Herkunft aus einem anderen Planetensystem könnte sich deshalb nur indirekt aus seiner Bahn und seinen physikalischen Eigenschaften ableiten lassen.
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Anschließend untersuchen die Wissenschaftler mit Monte-Carlo-Simulationen die Geschichte der Sonne. Demnach hat die Sonne im Laufe ihrer bisherigen Entwicklung vermutlich nur eine geringe Zahl von Sternbegegnungen erlebt, die überhaupt zu einem solchen Einfang interstellarer Objekte geführt haben könnten.
Zehntausende ʻOumuamua-ähnliche Objekte?
Auf Grundlage eines Populationsmodells für interstellare Objekte kommen die Forscher dennoch zu einer bemerkenswerten Schätzung: Im Sonnensystem könnten heute einige Zehntausend solcher interstellare Objekte von ungefähr der Größe des 2017 entdeckten ʻOumuamua dauerhaft gebunden sein.
Wähen diese Zahl zunächst gewaltig klingt, relativiert sich jedoch beim Vergleich mit der vermuteten Gesamtanzahl von Objekten in der Oortschen Wolke. Demnach würden interstellare Objekte lediglich einen Anteil von rund einem zu 100 Millionen an der Gesamtpopulation ausmachen; aufgrund der Unsicherheiten könnte der tatsächliche Anteil jedoch zwischen etwa einem zu einer Milliarde und einem zu zehn Millionen liegen.
Trotz ihres geringen Anteils an der Oortschen Wolke könnten sie aber ungefähr so zahlreich sein wie jene interstellaren Objekte, die durch Wechselwirkungen mit Jupiter eingefangen wurden. Damit erscheint die Oortsche Wolke nicht mehr zwangsläufig als ausschließlich aus dem eigenen Planetensystem hervorgegangene Ansammlung. Ein kleiner, aber möglicherweise messbarer Teil ihrer Bewohner könnte aus anderen Sternsystemen stammen – und seit Milliarden Jahren unbemerkt im äußeren Sonnensystem verweilen.
Auch künstliche Objekte denkbar?
Die Ergebnisse eröffnen eine interessante, wenn auch bislang rein hypothetische Möglichkeit: Unter all den eingefangenen interstellaren Objekten könnten sich nicht nur natürliche Körper befinden. Der Harvard-Astronom Avi Loeb hat wiederholt darauf hingewiesen, dass zumindest ein Teil interstellarer Besucher schließlich auch technologischen Ursprungs sein könnte (…GreWi berichtete).
Die in der aktuellen Studie beschriebene Dynamik unterscheidet grundsätzlich nicht zwischen natürlichen und künstlichen Objekten. Ein technologischer Körper könnte durch eine geeignete Sternbegegnung daher ebenso dauerhaft an die Sonne gebunden werden. Sollte es tatsächlich eine Population interstellarer Objekte in der Oortschen Wolke geben, ließe sich aus ihrer bloßen Existenz folglich zunächst nicht auf deren Herkunft schließen.
Bislang gibt es jedoch keinen Hinweis darauf, dass die von der Studie prognostizierten Objekte künstlichen Ursprungs sind. Die Autoren der aktuellen Studie, an der Loeb nicht beteiligt war, untersuchten ausschließlich die gravitative Dynamik. Die Möglichkeit technologischer Besucher bleibt bislang also eine ebenso faszinierende Aussicht, rein spekulative Frage.
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Recherchequelle: Astronomy & Astrophysics
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