Donnerstag, 6. Februar 2014

Neue Messungen offenbaren unerwartete Anatomie eines Asteroiden


Eine schematische Darstellung des erdnussförmigen Asteroiden Itokawa und seiner unterschiedlichen Materialdichten. | Copyright: ESO/JAXA

Kent (England) - Mit dem New Technology Telescope (NTT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronomen erstmals Hinweise darauf gefunden, dass Asteroiden sehr vielfältige innere Strukturen besitzen können. Wie sich anhand präziser Messungen zeigt, weisen verschiedene Bereiche des Asteroiden Itokawa unterschiedliche Materialdichten auf. Die Analyse dessen, was sich unter der Oberfläche von Asteroiden verbirgt, lüftet nicht nur das Geheimnis über die Entstehung dieser Objekte, sondern liefert auch Einblicke in die Kollisionsprozesse zweier Körper im Sonnensystem und Hinweise darauf, wie Planeten entstehen könnten.

Wie Stephen Lowry von der University of Kent in Großbritannien und Kollegen aktuell im Fachjournal "Astronomy & Astrophysics" (DOI: 10.1051/0004-6361/201322602) berichten, haben sie die Geschwindigkeit, mit der der erdnahe Asteroid (25143) Itokawa rotiert, und die Änderung seiner Rotationsperiode mit der Zeit so genau wie nie zuvor vermessen und diese empfindlichen Messungen mit neuen theoretischen Arbeiten über die Wärmeabstrahlung von Asteroiden kombiniert.


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In dem kleinen Asteroiden Itokawa sehen die Forscher ein "faszinierendes Objekt", das eine seltsame erdnussförmige Gestalt besitzt. Im Jahr 2005 wurde er von der japanischen Raumsonde "Hayabusa" im Detail studiert. Um die innere Struktur des Asteroiden zu untersuchen, nutzte Lowrys Gruppe unter anderem Aufnahmen aus den Jahren 2001 bis 2013 vom New Technology Telescope der ESO am La Silla-Observatorium in Chile. Gemessen wurden die Helligkeitsschwankungen während seiner Rotation. Daraus konnten die Wissenschaftler dann seine Rotationsperiode sehr genau bestimmen und anschließend berechnen, wie sie sich mit der Zeit ändert. In Kombination mit dem Wissen über seine Form war es dann möglich, das Innere des Objekts zu untersuchen - was die Komplexität in seinem Kern zum ersten Mal zu Tage förderte.



Nahansichten des Asteroiden Itokawa. | Copyright: JAXA

"Zum ersten Mal ist uns gelungen herauszufinden, was sich im Inneren eines Asteroiden befindet", erklärt Lowry. "Wir können sehen, dass Itokawa sehr verschiedenartige Strukturen aufweist - dieser Fund ist ein bedeutender Schritt nach Vorne für unser Verständnis von Gesteinskörpern im Sonnensystem."


Die Rotation eines Asteroiden und anderer Himmelskörper im Sonnensystem kann von der Sonneneinstrahlung beeinflusst werden. Dieses Phänomen, das man als Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddack-Effekt (YORP-Effekt) bezeichnet, wird sichtbar, wenn das einfallende Sonnenlicht in Form von Wärme wieder von der Oberfläche des Objekts abgestrahlt wird. Wenn die Form des Asteroiden sehr irregulär ist und die Wärme somit nicht gleichmäßig abgestrahlt wird, setzt ein winziges, aber fortwährendes Drehmoment am Körper an und ändert so seine Rotationsrate.


Lowrys Gruppe hat gemessen, dass der YORP-Effekt langsam die Rotationsrate von Itakawa beschleunigt. Diese Änderung der Rotationsperiode ist winzig und beträgt gerade einmal 0,045 Sekunden pro Jahr. Das wiederum weicht aber stark von den Erwartungen ab und kann nur unter der Annahme erklärt werden, dass die zwei Teile des erdnussförmigen Asteroiden unterschiedliche Dichten besitzen.


"Zum ersten Mal haben Astronomen damit Hinweise auf eine verschiedenartige innere Struktur von Asteroiden gefunden", erläutert die ESO-Pressemitteilung. Bisher konnte man nur über grobe Messungen der Gesamtdichte auf die inneren Eigenschaften von Asteroiden schließen. Dieser seltene Einblick in das facettenreiche Innere von Itokawa hat zu vielerlei Spekulationen über seine Entstehung geführt. Eine Möglichkeit wäre, dass er aus zwei Komponenten eines Doppelasteroiden entstanden ist, die kollidierten und miteinander verschmolzen sind.


"Der Befund, dass Asteroiden in ihrem Inneren nicht homogen sind, hat weitreichende Auswirkungen, insbesondere auf Modelle von Binärsystemen von Asteroiden. Außerdem könnte es dabei helfen, die Gefahren von Asteroideneinschlägen auf der Erde zu verringern oder bei Plänen für künftige Missionen zu diesen Gesteinskörpern", fügt Lowry abschließend hinzu.

Die Möglichkeit den inneren Aufbau von Asteroiden zu untersuchen sei ein großer Schritt nach vorne und könnte dabei helfen, viele Geheimnisse dieser seltsamen Objekte aufzudecken.

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Quelle: ESO
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