Nicht zu sagen, dass es Aliens waren, aber Oumuamua war wahrscheinlich kein Stickstoff-Eisberg …

Auf 19. Oktober^NS, 2017 haben Astronomen zum ersten Mal ein interstellares Objekt (ISO) entdeckt, das unser Sonnensystem durchquert. Dieses Objekt mit der Bezeichnung 1I/2017 U1′ Oumuamua verwirrte Astronomen, die nicht feststellen konnten, ob es sich um einen interstellaren Kometen oder einen Asteroiden handelte. Nach vier Jahren und vielen Theorien (einschließlich der umstrittenen „ UND Sonnensegel “ Hypothese) schien die astronomische Gemeinschaft auf einer Erklärung zu landen, die alle Beobachtungen erfüllte.

Die Theorie des „Stickstoff-Eisbergs“ besagt, dass Oumuamua wahrscheinlich Trümmer von einem Pluto-ähnlichen Planeten in einem anderen Sonnensystem war. In ihrer neuesten Studie mit dem Titel „The Mass Budget Necessary to Explain‘Oumuamua as a Nitrogen Iceberg“ lieferten Amir Siraj und Prof. Avi Loeb (der die ET-Sonnensegel-Hypothese vorgeschlagen hat) ein offizielles Gegenargument zu dieser Theorie. Laut ihrem neuen Papier gibt es einen extremen Mangel an Exo-Plutos in der Galaxie, um die Entdeckung eines Stickstoff-Eisbergs zu erklären.

In der Zeitung, in der er die Möglichkeit ansprach, wies Loeb darauf hin, dass „Oumuamuas ungewöhnlicher Charakter und Verhalten mit einem Sonnensegel vereinbar sind. Dazu gehörte die stark reflektierende Natur des Objekts und sein Profil, das entweder zigarrenförmig oder pfannkuchenartig erschien. Noch wichtiger ist, dass seine plötzliche Beschleunigung und Abweichung von seiner erwarteten Umlaufbahn das Ergebnis des Strahlungsdrucks zu sein schien, und genau auf diese Weise erzielen Sonnensegel einen Vortrieb.

Es gab auch die Art und Weise, wie es in unser Sonnensystem eindrang, was es ihm ermöglichte, an der Erde vorbeizufliegen, nachdem es unserer Sonne am nächsten (Perihel) passiert war. Mit anderen Worten, seine Bahndynamik ermöglichte es ihm, den einzigen bewohnbaren Planeten in unserem Sonnensystem aus der Nähe zu betrachten, was genau das ist, was man von einer interstellaren Sonde erwarten könnte. Diese Argumente wurden in Loebs Buch weiter ausgeführt, Außerirdisch: Das erste Zeichen intelligenten Lebens jenseits der Erde , welche wir überprüft in einem früheren Artikel.

Zum Zeitpunkt der Abfassung des Buches scheiterten alle Versuche, Oumuamua im Hinblick auf Naturphänomene zu erklären. Im Grunde gab es keine einzige Erklärung, die seine Helligkeit, sein Profil und seine Beschleunigung erklären könnte, während anerkannt wurde, dass es keine Anzeichen für eine Ausgasung gab. Außerdem konnte die plötzliche Beschleunigung nicht auf Gravitationskräfte zurückgeführt werden, da diese damals 'Oumuamua verlangsamen sollten.

Im März 2021 haben zwei Forscher der Schule für Erd- und Weltraumforschung (SESE) an der Arizona State University (ASU) eine neue Hypothese aufgestellt. In zwei veröffentlichten Studien argumentierten SESE Exploration Fellow Alan Jackson und Professor Steven Desch, dass „Oumuamua ein Stickstoff-Eisfragment gewesen sein könnte, das ca. Vor 400 bis 500 Millionen Jahren.

In ihrem erstes Papier , Jackson und Desch sprachen die Größen- und Zusammensetzungsbeschränkungen von 'Oumuamua an und zeigten, wie ähnlich die Albedo von 'Oumuamua dem Stickstoffeis auf der Oberfläche von Triton und Pluto war. In ihrem zweites Papier , zeigten sie, wie diese Arten von Stickstoff-Eisfragmenten durch die Kollision extrasolarer Objekte mit ähnlicher Zusammensetzung wie Pluto und Kuiper Belt Object (KBOs) erzeugt werden können.

Künstlerkonzept von Oumuamua. Bildnachweis: William Hartmann

Nach ihren Schätzungen würden diese Kollisionen etwa 100 Billionen (~10¹⁴) Objekte in den interstellaren Raum, von denen die Hälfte aus Wassereis und die andere Hälfte aus Stickstoff (N₂). Diese Population würde ausreichen, um die statistische Signifikanz von ISOs zu erfüllen, die erforderlich ist, um den Nachweis von Oumaumua zu erklären. Ebenso wichtig war die Tatsache, dass ein Objekt bestehend aus N₂würde keinen Schweif bilden, wenn er sich unserer Sonne näherte, da kein Wasserdampf oder CO/CO . vorhanden wäre₂zu sublimieren. Wie Siraj Universe Today per E-Mail erklärte:

„Die Anziehungskraft der Stickstoff-Eisberg-Hypothese liegt in erster Linie darin, die nicht-gravitative Beschleunigung von Oumuamua zu erklären. Genau wie bei einem hypothetischen Wasserstoff-Eisberg wäre die Ausgasungsaktivität eines Stickstoff-Eisbergs bei den Messungen, die das Spitzer-Weltraumteleskop an 'Oumuamua durchgeführt hat, nicht nachweisbar gewesen, was einfach die Häufigkeit von kohlenstoffbasierten Molekülen um 'Oumuamua begrenzte. Infolgedessen könnte die Sublimation von Material möglicherweise die beobachtete Nichtgravitationsbeschleunigung des Objekts antreiben.“

Einer der Hauptpunkte von Loeb in seinem Vorschlagspapier war, dass seine Entdeckung unabhängig von der wahren Natur von Oumuamua eine massive Population ähnlicher Objekte in unserer Galaxie impliziert. In ihrer Widerlegungsarbeit, die kürzlich zur Veröffentlichung in der Zeitschrift angenommen wurde Neue Astronomie , untersuchten Siraj und Loeb, ob es in der Milchstraße genügend Material gibt, um eine solche Population von Stickstoff-Eisbergen zu erzeugen.

Eine Folge der Einschätzung von Jackson und Desch war, dass es in unserer Galaxie eine robuste Population von „Exo-Plutos“ geben muss. Damit dies der Fall ist, müssten Sterne in der Milchstraße über genügend Material von der Sternentstehung (d. h. ein Massenbudget) verfügen, um die Bildung dieser Planeten aufzunehmen. Um dies zu testen, nahmen Siraj und Loeb das Stickstoff-Eisberg-Modell und untersuchten, welche Menge an Sternmaterial erforderlich ist, damit es funktioniert.

Künstlerische Darstellung des ersten interstellaren Objekts „Oumuamua“, das am 19. Oktober entdeckt wurde^NS, 2017, vom Pan-STARRS-1-Teleskop auf Hawaii. Bildnachweis: ESO/M. Kornmesser

„Unsere Berechnung ist sehr einfach“, sagte Siraj. „Wir nehmen alle Parameter des Stickstoff-Eisberg-Modells, die erforderliche Häufigkeit von ‚Oumuamua-ähnlichen Objekten, um seine Entdeckung durch Pan-STARRS zu erklären, und grundlegende Fakten über Sterne in der Galaxie und leiten aus diesen Werten die Gesamtmasse des solaren Metallizitätsmaterials ab.“ müssen in Exo-Plutos umgewandelt werden, um das Stickstoffmodell plausibel zu machen.“

Sie kamen zu dem Schluss, dass das Modell selbst unter den optimistischsten Annahmen um mehrere Größenordnungen versagt. Kurz gesagt, ein Sternensystem hätte nicht genug Stickstoffeis, um eine so robuste Population von Exo-Plutos zu ermöglichen, was bedeutet, dass es statistisch einfach nicht genug ISOs geben kann, die aus N . bestehen₂um die zufällige Entdeckung von ‘Oumuamua zu erklären.

Das Modell wird noch unwahrscheinlicher, wenn man bedenkt, wie kosmische Strahlung ISOs natürlich erodiert. nach anderen kürzlich veröffentlichte Forschungsergebnisse , bedeutet dieser Prozess eine viel kürzere Lebensdauer von ISOs als bisher angenommen. Wie Siraj erklärte:

„Das Hauptproblem bei einem Stickstoff-Eisberg-Modell besteht darin, dass die Erzeugung der erforderlichen Population solcher Objekte mehr als das Zehnfache der gesamten Masse der Sterne in der Milchstraße erfordern würde, um direkt in Exo-Plutos umgewandelt zu werden – und wenn wir das Unvermeidliche richtig berücksichtigen.“ Erosion von Stickstoff-Eisbergen durch kosmische Strahlung, brauchen wir das Tausendfache der Sternmasse der Galaxie. Diese Zahlen machen das Stickstoffmodell unhaltbar, da nur ein kleiner Bruchteil der Sternmasse in der Galaxie für die Produktion von Exo-Plutos verwendet wird.'

Project Starshot, eine von der Breakthrough Foundation geförderte Initiative, soll die erste interstellare Reise der Menschheit sein. Bildnachweis: Durchbruchinitiatives.org

Darüber hinaus zitieren Siraj und Loeb Forschungsergebnisse, die kurz nach dem Erscheinen ihrer Studie auf dem arXiv erschienen sind und die Zweifel an der Verbreitung von Stickstoff-Eisbergen in unserer Galaxie aufkommen lassen. In einer Studie mit dem Titel „ Einschränkungen für das Auftreten von „Oumuamua-ähnlichen Objekten“ “, das in der Oktober-Ausgabe von erschienen ist Bulletin der American Astronomical Society (BAAS), Autoren Levine et al. argumentieren, dass sowohl die Wasserstoff-Eisberg- als auch die Stickstoff-Eisberg-Hypothese unter kritischen Mängeln leiden.

Während die Temperaturanforderungen für erstere Theorie unhaltbar machen, gilt für letztere die erforderliche Bildungseffizienz. Schließlich stellten sie auch fest, dass der Mechanismus zur Produktion von N₂Eisfragmente (Auswirkungen auf extrasolare Kuiper-Gürtel-Analoga) reichten nicht aus, um Objekte so groß wie ‘Oumuamua zu erzeugen, und um mehrere Größenordnungen zu niedrig, um eine Population von 10 . zu erzeugen¹⁴Objekte.

„Das Stickstoffmodell ist jetzt vom Tisch“, sagte Siraj. „Damit bleibt das Mysterium ‚Oumuamua‘ weit offen und motiviert noch stärker, sich in Zukunft mit Objekten wie ‚Oumuamua zu beschäftigen. Dies ist das Ziel des interstellaren Objektzweigs der Galileo-Projekt, die ich führen darf – Objekte wie ‚Oumuamua‘ zu entdecken und zu charakterisieren und letztendlich ihre Natur zu verstehen.“

Nachtrag:Wir von Universe Today hatten das Glück, mit Professor Desch, dem Co-Autor der „Stickstoff-Eisberg“-Hypothese, zu sprechen. Wie er erklärte, widerspricht die Verteilung von 'Oumuamua-ähnlichen Objekten ihrer Hypothese nicht, hauptsächlich weil es Meinungsverschiedenheiten über die implizierte Dichte gibt. Wie er es ausdrückte:

„Die Anzahldichte interstellarer Objekte ist bei weitem nicht so hoch, wie Siraj und Loeb behaupten. Sie zitieren das Papier von Do et al. (2018), die aus den Ergebnissen der PAN-STARRS-Umfrage schätzen, dass die Anzahldichte von Objekten wie ‘Oumaumua > 0,1 pro AE^3 beträgt. Aber das Entdeckungspapier von Meech et al. (2017) macht aus der Analyse von PAN-STARRS, Catalina und anderen Umfragen deutlich, dass die Zahlendichte eher bei 0,003 pro AE^3 liegt. Dieser Unterschied beseitigt alle Spannungen in dem Problem, und es ist überhaupt nicht unplausibel, dass Exo-Plutos genügend N2-Eisfragmente liefern könnte.

„Tatsächlich haben wir in Desch & Jackson (2021) die Anzahl der N2-Eisfragmente berechnet, die von unserem Sonnensystem in seinen frühen Stadien erzeugt werden und genau ausreichend sind, um 0,003 pro AE^3 zu liefern, wenn die meisten Sonnensysteme ähnliche Zahlen ausstoßen. Bemerkenswerterweise haben Siraj & Loeb in unserer Analyse keinen einzigen Fehler gefunden, sondern eine grobe Berechnung auf der Rückseite erstellt. Es ist erwähnenswert, dass ein Fragment von N2-Eis unabhängig von der Wahrscheinlichkeit genau allen beobachtbaren Merkmalen von Oumuamua (z. Zu sagen, die N2-Eisfragment-Hypothese sei ‚vom Tisch‘, ist verfrüht, falsch informiert und ignoriert, dass es nichts Besseres auf dem Tisch gibt.“

Die Gipfelanlage des Vera C. Rubin Observatory. Bildnachweis: Rubin-Observatorium

Was bedeutet das für ‘Oumuamua und die „exotischere“ Erklärung seines Ursprungs – d. h., dass es ein ET-Sonnensegel gewesen sein könnte? Vorläufig deutet dieses neueste Widerlegungspapier (und die Antwort von Prof. Desch und Jackson) darauf hin, dass die Jury bei 'Oumuamua noch aussteht und es immer noch Debatten darüber gibt, welche Erklärung am besten passt. Es ist daher ein Glück, dass es in naher Zukunft Möglichkeiten für Forschungen geben wird, die ISOs zusätzliche Beschränkungen mit sich bringen.

Das Galileo-Projekt (beschrieben in a Vorheriger Artikel ) ist eine gemeinnützige Forschungsinitiative von Prof. Loeb und Frank H. Laukien , ein Gastwissenschaftler an der Harvard University und Vorsitzender, Präsident und CEO der Benutzergesellschaft (ein Hersteller von wissenschaftlichen Instrumenten). Dieses multinationale, multiinstitutionelle Projekt besteht aus freiwilligen Experten, darunter Amir Siraj als Direktor für Interstellar Object Studies.

Gemeinsam arbeiten sie daran, die Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) und Technosignaturen in den Mainstream zu bringen. Dazu gesellen sich Astronomen und Observatorien weltweit, die sich auf die nächsten Jahre freuen, wenn in den kommenden Jahren Observatorien der nächsten Generation in Betrieb gehen werden. Dazu gehört die Vera C. Rubin-Observatorium (ehemals Large Synoptic Survey Telescope), das seinen Bau in Chile beendet und voraussichtlich im nächsten Jahr (oder möglicherweise 2023) seinen Betrieb aufnehmen wird.

Mit seinem 8,4-Meter-(27-Fuß-)Spiegel und seiner 3200-Megapixel-Kamera wird dieses Observatorium eine 10-Jahres-Durchmusterung durchführen, in der es schätzungsweise 37 Milliarden Sterne und Galaxien beobachten wird. Das Rubin-Observatorium wird auch unser Sonnensystem erkunden und regelmäßig Warnungen über neu entdeckte Objekte ausgeben, einschließlich schätzungsweise 5 ISOs pro Monat! Auch die NASA und die ESA entwickeln Missionen, die sich in naher Zukunft mit ISOs treffen und diese aus der Nähe untersuchen werden.

Wenn sich die gesamte astronomische Gemeinschaft in einem Punkt immer wieder einig ist, dann ist es die Tatsache, dass Oumuamua eine Klasse von bisher unbekannten Objekten darstellt. Die Tatsache, dass solche Objekte unser Sonnensystem regelmäßig (und einige am Ende bleiben ) bietet immense Möglichkeiten für zukünftige Studien!

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