Bildnachweis: NASA / JPL
Astronomen haben lange behauptet, dass Kollisionen die Hauptursache für sich drehende Asteroiden waren, aber neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass es sich um etwas viel Sanfteres handeln könnte: Sonnenlicht. In einer kürzlich vom Southwest Research Institute (SwRI) und der Karlsuniversität (Prag) durchgeführten Studie haben Astronomen die Wirkung von Millionen und sogar Milliarden von Jahren Sonnenlichtdruck berechnet, die dazu führen können, dass sich ein Asteroid so schnell dreht, dass er auseinander fliegen kann. andere können dazu gebracht werden, das Drehen vollständig zu stoppen.
Eine neue Studie von Forschern des Southwest Research Institute (SwRI) und der Karlsuniversität (Prag) hat herausgefunden, dass Sonnenlicht überraschend wichtige Auswirkungen auf die Spins kleiner Asteroiden haben kann. Die Studie zeigt, dass Sonnenlicht eine wichtigere Rolle bei der Bestimmung der Asteroiden-Spinraten spielt als Kollisionen, von denen früher angenommen wurde, dass sie die Asteroiden-Spinraten steuern. Die Ergebnisse werden in der Nature-Ausgabe vom 11. September veröffentlicht.
David Vokrouhlicky (Charles University), David Nesvorny und William Bottke (beide vom SwRI Space Studies Department) führten die Studie durch, die zeigte, dass Sonnenlicht, das über Millionen bis Milliarden von Jahren absorbiert und wieder abgegeben wird, einige Asteroiden so schnell drehen kann, dass sie möglicherweise auseinander brechen könnten. In anderen Fällen kann es fast verhindern, dass sie sich insgesamt drehen. Das Team stellte sogar fest, dass die Auswirkungen des Sonnenlichts in Kombination mit den Gravitationsschleppern der Planeten die Rotationspole der Asteroiden langsam dazu zwingen können, in die gleiche Richtung zu zeigen.
Bis vor kurzem glaubten Forscher, dass Asteroideneinschläge die Rotationsgeschwindigkeit und -richtung kleiner Asteroiden kontrollierten, die im Weltraum schwebten. Die ungewöhnlichen Spinzustände von 10 Asteroiden, die Stephen Slivan, ein Forscher am Massachusetts Institute of Technology, beobachtet hat, haben diese Idee jedoch in Zweifel gezogen. Slivans Asteroiden, die ersten im Bereich von 15 bis 25 Meilen Durchmesser, deren Drehungen eingehend untersucht wurden, gehören zur sogenannten Koronis-Asteroidenfamilie, einer Ansammlung von Asteroidenfragmenten, die vor Milliarden von Jahren durch eine hochenergetische Kollision entstanden sind. Slivan stellte fest, dass sich nicht nur vier dieser Asteroiden mit nahezu derselben Geschwindigkeit drehen, sondern auch Drehachsen haben, die in dieselbe Richtung zeigen.
„Die Daten zeigen deutlich, dass die Ausrichtung der Spinvektoren real ist, aber wie sie auf diese Weise entstanden sind, war ein großes Rätsel“, sagt Slivan. "Ich freue mich, dass andere dies als interessantes Problem empfinden."
„Um sich vorzustellen, wie seltsam diese Asteroiden wirklich sind, stellen Sie sich vor, Sie hätten eine Schachtel mit Kreiseln bekommen, als Sie gerade an Bord des Space Shuttles starten wollten. Angesichts des durch den Start verursachten Schüttelns würden Sie erwarten, dass die Tops bis zum Erreichen der Umlaufbahn unterschiedliche Schleuderdrehzahlen und -ausrichtungen aufweisen “, sagt Bottke. „Stellen Sie sich stattdessen Ihre Überraschung beim Öffnen der Schachtel vor, wenn sich die Spitzen alle mit der gleichen Geschwindigkeit drehten und ihre Griffe auf das Sternbild Cassiopeia zeigten. Erhöhen Sie nun die Größe der Tops um den Faktor einer Million und geben Sie vor, dass das Abprallen während des Starts Milliarden von Jahren Asteroiden-Kollisionen entspricht. Dies ist die seltsame Situation, in der wir uns befinden. “
Die verbleibenden sechs von Slivan untersuchten Asteroiden weisen entweder extrem langsame Spinraten auf, so dass sie sich langsamer als der Stundenzeiger einer Uhr drehen, oder sehr schnelle Spinraten, so dass sie nahe der Grenze liegen, ab der sich loses Material auf der Oberfläche eines Asteroiden befindet würde wegfliegen.
„Man würde erwarten, dass Kollisionen diese Rotationsraten randomisiert hätten. Es war eine große Überraschung, eine Gruppe von Asteroiden mit solch seltsamen Spinzuständen zu finden “, sagt Nesvorny.
Um die Spinzustände der Asteroiden der Koronis-Familie zu erklären, untersuchten Vokrouhlicky, Nesvorny und Bottke, wie Asteroiden Sonnenlicht reflektieren und absorbieren und diese Energie als Wärme wieder abgeben. Sie fanden heraus, dass die Rückstoßkraft, die durch die Rückstrahlung von Sonnenlicht erzeugt wird, zwar gering ist, die Rotationsrate und die Polrichtung eines Asteroiden jedoch erheblich verändern kann, wenn er genügend Zeit zum Einwirken hat.
„Wie die Geschichte über die Schildkröte und den Hasen gewinnt langsames und stetiges Sonnenlicht das Rennen um den schnell wirkenden, aber weniger effektiven Kollisionsstoß zwischen Asteroiden. Das Sonnenlicht im Weltraum hört nie auf “, sagt Bottke,„ und die meisten Asteroiden waren aufgrund ihres Alters viel davon ausgesetzt. “
Mithilfe von Computersimulationen zeigte das Team, dass das Sonnenlicht die Rotationsraten von Asteroiden der Koronis-Familie seit ihrer Entstehung vor 2 bis 3 Milliarden Jahren langsam erhöht und verringert hat. Bemerkenswerterweise stellten sie fest, dass einige simulierte Asteroiden in einen speziellen Spinzustand gebracht wurden, der das Wackeln der Spinachse des Asteroiden (hervorgerufen durch Gravitationsstörungen durch die Sonne) dazu zwang, mit derselben Frequenz wie das Wackeln der Umlaufbahn des Asteroiden zu „schlagen“ ( erzeugt durch Gravitationsstörungen von den Planeten). Dieser Zustand, der als Spin-Orbit-Resonanz bezeichnet wird, kann die Rotationsrate und die Spinachse eines Asteroiden auf bestimmte Werte bringen.
"Diese Ergebnisse geben uns eine neue Sichtweise auf die Asteroiden", sagt Vokroulicky. „Wir hoffen, dass diese Arbeit Beobachtungsstudien in vielen verschiedenen Regionen des Haupt-Asteroidengürtels anregt. Wir haben nur die Oberfläche dieses interessanten Problems zerkratzt. “
Originalquelle: SWRI-Pressemitteilung
