Bildnachweis: Cornell
Laut Forschern der Cornell University sind binäre Asteroiden – bei denen ein kleiner Asteroid einen größeren umkreist – in erdüberquerenden Umlaufbahnen ziemlich häufig. Tatsächlich glauben sie, dass Gravitationswechselwirkungen mit der Erde tatsächlich dazu beitragen könnten, die Anordnung zu verursachen. Die Forscher schätzen, dass 16 % der Asteroiden mit einem Durchmesser von mehr als 200 Metern einen Begleiter haben – mit zwei der größten Radioteleskope der Welt haben sie bisher fünf gefunden.
Binäre Asteroiden – zwei felsige Objekte, die umeinander kreisen – scheinen in erddurchquerenden Umlaufbahnen üblich zu sein, berichten Astronomen, die die beiden leistungsstärksten astronomischen Radarteleskope der Welt verwenden. Und es ist wahrscheinlich, dass diese Doppelasteroidensysteme durch Gravitationseffekte bei engen Begegnungen mit mindestens zwei der inneren Planeten, einschließlich der Erde, entstanden sind.
In einem vom JournalScience auf der Science Express-Website (11. April 2002) veröffentlichten Bericht schätzen die Forscher, dass etwa 16 Prozent der so genannten erdnahen Asteroiden (NEAs) einen Durchmesser von mehr als 200 Metern haben wahrscheinlich binäre Systeme mit einer relativen Größe von etwa drei zu eins der beiden umgebenden Körper. Bis heute wurden fünf solcher Doppelsysteme per Radar identifiziert, sagt der leitende Forscher Jean-Luc Margot, ein O.K. Earl Postdoc-Stipendiat in der Abteilung für Geologie und Planetenwissenschaften des California Institute of Technology.
Margot, die zum Zeitpunkt der Beobachtungen wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Planetary Studies/Radar-Gruppe am Arecibo-Observatorium der National Science Foundation (NSF) in Puerto Rico (verwaltet an der Cornell University) war, sagt, dass theoretische und Modellierungsergebnisse die binären Asteroiden zeigen scheinen extrem nahe an der Erde gebildet zu werden – innerhalb einer Entfernung, die dem wenigenfachen des Planetenradius (6.378 Kilometer oder 3.963 Meilen) entspricht. „Die Tatsache, dass jeder sechste große NEA ein Doppelstern ist und normalerweise in der Größenordnung von 10 Millionen Jahren überlebt, impliziert, dass diese engen Begegnungen im Vergleich zur Lebensdauer der binären Asteroiden häufig vorkommen müssen“, sagt Margot.
Der Science-Artikel „Binary Asteroids in the Near-Earth Object Population“ wurde von Michael Nolan, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Arecibo, mitverfasst; Lance Benner, Steven Ostro, Raymond Jürgens, Jon Giorgini und Martin Slade am Jet Propulsion Laboratory (JPL); und Donald Campbell, Professor für Astronomie in Cornell. Die Beobachtungen wurden am 70-Meter-Goldstone-NASA-Tracking-Teleskop in Kalifornien und am Arecibo-Observatorium gemacht.
NEAs werden im Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter gebildet und durch die Gravitationsanziehung benachbarter Planeten, hauptsächlich Jupiter, in Umlaufbahnen gebracht, die es ihnen ermöglichen, in die Nachbarschaft der Erde einzudringen. Die meisten Asteroiden sind die Überreste der anfänglichen Agglomeration der inneren Planeten.
Astronomen spekulieren seit langem über die Existenz binärer NEAs, die teilweise auf Einschlagskratern auf der Erde basieren. Von etwa 28 bekannten terrestrischen Einschlagskratern mit Durchmessern von mehr als 20 Kilometern sind mindestens drei Doppelkrater, die durch Einschläge von Objekten in der gleichen Größe wie die neu entdeckten Doppelkrater entstanden sind. Astronomen haben auch die Helligkeitsänderungen des reflektierten Sonnenlichts für einige NEAs festgestellt, was darauf hindeutet, dass ein Doppelsystem eine Sonnenfinsternis oder eine Bedeckung des anderen verursachte.
Im Jahr 2000 fanden Margot und seine Mitforscher mithilfe von Messungen des Goldstone-Radars heraus, dass ein kleiner Asteroid mit einem Durchmesser von etwa 800 Metern (eine halbe Meile) 2000 DP107 (nur Monate zuvor von einem Team aus dem Massachusetts . entdeckt) Institute of Technology) war ein binäres System. Beobachtungen über acht Tage im vergangenen Oktober mit dem viel empfindlicheren Arecibo-Teleskop haben die physikalischen Eigenschaften der beiden Asteroiden von DP107 sowie ihre Umlaufbahn umeinander eindeutig nachgewiesen. Das kleinere Objekt, das als sekundäres Objekt bezeichnet wurde, hat einen Durchmesser von etwa 300 Metern (1.000 Fuß) und umkreist den größeren Asteroiden, den primären, alle 42 Stunden in einer Entfernung von 2,6 Kilometern (1,6 Meilen). Die beiden Asteroiden scheinen in synchroner Rotation verriegelt zu sein, wobei der kleinere immer die gleiche Seite zum größeren orientiert.
Seit dieser Beobachtung, sagt Margot, wurden vier weitere binäre NEAs entdeckt, alle in erddurchquerenden Umlaufbahnen und jeder mit einem Hauptasteroiden, der deutlich größer ist als der kleinere Körper. „Die Primäre rotieren in allen fünf entdeckten Binärdateien viel schneller als die meisten NEAs“, sagt Campbell von Cornell. Der Artikel von Science Express spekuliert, dass die Binärdateien am wahrscheinlichsten durch enge Begegnungen von Asteroiden mit den inneren Planeten Erde oder Mars entstehen. Von den fünf bisher entdeckten binären NEAs hat keiner eine Umlaufbahn, die ihn der Sonne so nahe bringt wie Venus oder Merkur.
NEAs, im Grunde Trümmerhaufen, die durch die Schwerkraft zusammengehalten werden, befinden sich auf Flugbahnen, die sie bis auf einige tausend Meilen von den Planeten bringen, wo Gezeitenkräfte – im Wesentlichen die Anziehungskraft – die Rotationsrate des Asteroiden erhöhen können, sodass er fliegt ein Teil. Der ausgeworfene Schutt formt sich dann im Orbit um den größeren Asteroiden wieder.
„Der Asteroid dreht sich bereits sehr schnell, wenn er sich dem Planeten nähert. Ein kleiner zusätzlicher Schub durch Gezeitenkräfte kann ausreichen, um seine Zerfallsgrenzen zu überschreiten, und er verliert Masse. Diese Masse kann am Ende ein anderes Objekt in der Umlaufbahn um den Asteroiden bilden. Im Moment scheint dies die wahrscheinlichste Erklärung zu sein“, sagt Margot.
Es gibt einen wichtigen Grund, binäre Asteroiden zu studieren, sagt Ostro vom JPL: ihr Potenzial, mit der Erde zu kollidieren. Die Kenntnis der Dichte sogenannter PHAs (für potenziell gefährliche Asteroiden), stellt er fest, ist „ein äußerst wichtiger Beitrag zu allen Minderungsplänen“. Er sagt: „NEA-Dichten vom Radar zu erhalten ist spottbillig im Vergleich zu einer Dichte mit einem Raumfahrzeug. Natürlich ist es bei jedem PHA am wichtigsten, ob es sich um zwei oder ein Objekt handelt, und deshalb möchten wir diese Binärdateien wann immer möglich mit Radar beobachten.“
Margot bemerkt: „Radar liefert uns sehr genaue Messungen der Größe der Objekte und ihrer Form. Die Radarmessungen der Entfernung und Geschwindigkeit jeder Komponente ermöglichen es uns, genaue Informationen über ihre Umlaufbahnen zu erhalten. Daraus können wir die Masse jedes der Objekte erhalten, was zum ersten Mal Messungen der NEA-Dichten ermöglicht, ein sehr wichtiger Indikator für ihre Zusammensetzung und innere Struktur.“
Das Arecibo-Observatorium wird vom National Astronomy and Ionosphere Center in Cornell im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit der NSF betrieben. Die Forschung wurde von der NSF unterstützt, wobei die NASA das planetarische Radarprogramm in Arecibo zusätzlich unterstützte.
Originalquelle: Cornell-Pressemitteilung
