Bisher kennen wir nur zwei interstellare Objekte (ISO), die unser Sonnensystem besuchen. Sie sind 'Zuerst und 2I / Borisov . Es gibt eine dritte mögliche ISO namens Saflor 2014-01-08 , und die Forschung legt nahe, dass es noch viel mehr geben sollte.
Aber ein neuer Forschungsbrief zeigt, dass die Erosion durch kosmische Strahlung die Lebensdauer eisiger ISOs begrenzt, und obwohl es viele mehr davon geben mag, halten sie einfach nicht so lange wie gedacht. Wenn es stimmt, dann war 'Oumuamua wahrscheinlich wesentlich größer, als es seine Reise antrat, wo auch immer das war.
Der Titel des Forschungsbriefes lautet „ Erosion eisiger interstellarer Objekte durch kosmische Strahlen und Implikationen für ‘Oumuamua. ” Es ist auf der Preprint-Site arxiv.org verfügbar und wurde noch nicht von Experten begutachtet. Der Hauptautor ist Vo Hong Minh Phan von der Universität Aachen in Deutschland.
Das Forscherteam untersuchte vier verschiedene Eisarten: Stickstoff (N2), Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4). Dann betrachteten sie die kosmische Strahlung im interstellaren Medium (ISM) und ihre Erosionswirkung auf das Eis. Sie berücksichtigten auch die Erosion, die Kollisionen zwischen eisigen ISOs und Umgebungsgas im ISM auf den ISOs haben würden.
Die Forschung berücksichtigt viele Variablen. Der CR-Fluss kann stark variieren und die Erosionszeit für einen gegebenen eisigen ISO kann entsprechend der Stärke der kosmischen Strahlung variieren. Gleiches gilt für Begegnungen mit Gas im ISM. Und die verschiedenen Eisarten erodieren auch unterschiedlich schnell.
Diese Abbildung aus der Studie zeigt die Erosionszeit für verschiedene Eisarten. Auf der vertikalen Achse ist die Zeit in Jahren und auf der horizontalen der Radius des Objekts in Metern angegeben. Die schwarze horizontale Linie ist die von Oumuamua empfohlene Reisezeit von 0,5 Gyr. Bildquelle: Phan et al. 2021.
Es gibt vieles, was wir über ‘Oumuamua nicht wissen. Tatsächlich wissen wir fast nichts darüber. Wir wissen nicht, woraus es besteht, wir haben nur Reichweitenschätzungen für seine Größe und wir wissen nicht wirklich, woher es stammt. Es gibt kaum Beweise, die viel darüber schlüssig beweisen.
Trotzdem gibt es einige interessante Möglichkeiten.
Vorherige Forschung schlug vor, dass Oumuamua ein N2-Eisfragment von einem Pluto-ähnlichen Körper in einem anderen Sonnensystem sein könnte. Dieses Szenario hat 'Oumuamua von irgendwo in der' Perseus-Arm vor etwa 0,5 Gyr. In diesem Szenario wäre die ursprüngliche Größe von Oumuamua zwischen 10 – 50 km (6 – 31 mi) gewesen. Die tatsächliche Größe innerhalb dieses Bereichs würde hauptsächlich durch die Stärke der kosmischen Strahlung bestimmt, der sie ausgesetzt war.
Die Forscher sahen es auch anders. Wenn uns die Bildungsmechanismen für verschiedene ISOs den Anfangsradius des Objekts mitteilen, können sie Entfernungsgrenzen für seinen Ursprung basierend auf der Geschwindigkeit des Objekts festlegen. Je höher die ISO-Geschwindigkeit, desto größer ist der Erosionseffekt durch Kollisionen mit Gas innerhalb des ISM. Und auf der anderen Seite, je langsamer sich ein ISO bewegt, desto mehr Zeit verbringt er damit, kosmischer Strahlung ausgesetzt zu sein, was bedeutet, dass er schneller erodieren sollte.
Diese Grafik aus dem Forschungsbrief zeigt eine Objektgeschwindigkeit in der Horizontalen und eine maximale Entfernung zum Geburtsort in der Vertikalen für zwei verschiedene kosmische Strahlenstärken. Die gesamte Grafik bezieht sich auf ein Objekt mit einem Radius von 10 km. Die grüne vertikale Linie markiert eine Objektgeschwindigkeit von 10 km/s, die mit der Geschwindigkeit von Oumuamua vergleichbar ist. Bildquelle: Phan et al. 2021.
Diese Art der Forschung steht noch am Anfang. Die Autoren weisen darauf hin, dass wir mehr über die unterschiedliche Stärke der kosmischen Strahlung in der Milchstraße wissen müssen, um weitere Fortschritte zu erzielen. „Aus diesem Beispiel geht auch klar hervor, dass eine detailliertere Untersuchung des räumlichen Profils galaktischer CRs dazu beitragen könnte, den Ursprung der ISOs, die das Sonnensystem passieren, zu beleuchten“, schreiben sie.
Wir kennen 'Oumuamua erst seit vier Jahren. Das Studium der ISOs steckt noch in den Kinderschuhen. Da bisher nur zwei ISOs bekannt sind, gibt es nicht viele harte Daten. Da in den nächsten Jahren fortschrittliche Beobachtungseinrichtungen wie das Vera-Rubin-Observatorium online gehen, werden wir sicherlich immer mehr davon entdecken.
Hoffentlich entdecken wir sie aus größerer Entfernung und haben mehr Zeit, sie zu studieren. Es ist sogar von einer Mission die Rede, die eine ISO auf ihrem Weg durch unser Sonnensystem besuchen kann.
Die ESA plant den Start der Mission Comet Interceptor für 2029. Der Interceptor würde am Punkt Sonne-Erde L2 parken und warten. Er kann dort drei Jahre lang sitzen und auf die Ankunft eines erreichbaren Kometen mit langer Periode warten. Dann könnte es losgeschickt werden, um den Kometen zu studieren. Wenn kein geeigneter Komet eintrifft, wird davon gesprochen, dass der Interceptor verwendet werden könnte, um eine ISO zu untersuchen, wenn ein geeigneter eintrifft. Und der Initiative für Interstellare Studien hat eine eigene potenzielle ISO-Mission namens Project Lyra initiiert. Lyra ist eine Raumsonde, die zu ISOs geschickt werden könnte, indem sie an Jupiter vorbeischleudert oder fortschrittliche Systeme wie Nuklearantrieb verwendet.
Die Planung und Umsetzung von Missionen dauert jedoch lange. Und vieles muss stimmen. In der Zwischenzeit glauben die Autoren, dass der beste Weg, unser Wissen zu erweitern, darin besteht, unser Verständnis der kosmischen Strahlung in der gesamten Milchstraße zu vertiefen. Damit könnten wir zumindest ein besseres Verständnis der ISO-Ursprünge aufbauen. Wer weiß, was wir lernen werden?
Die Forscher beenden ihren Brief mit folgendem: „Es wäre interessant, eine detaillierte Modellierung der CR-Verteilung in der galaktischen Scheibe einzubauen, um den Geburtsort bekannter ISOs strenger zu begrenzen, und dies könnte helfen, ihren Ursprung besser zu klären.“
Mehr:
- Forschungsbrief: Erosion eisiger interstellarer Objekte durch kosmische Strahlen und Implikationen für ‚Oumuamua
- ESA Kometenabfangjäger
- Initiative für Interstellare Studien: Projekt Lyra
