Eine künstlerische Darstellung der binären Asteroiden Patroklos (Mitte) und Menoetius. Bildnachweis: W.M. Keck-Observatorium. klicken um zu vergrößern
Im Schatten des Jupiter wurde ein gebundenes Paar eisiger Kometen gefunden, die den schmutzigen Schneebällen ähneln, die außerhalb der Umlaufbahn von Neptun kreisen.
Astronomen an der University of California in Berkeley haben in Zusammenarbeit mit Kollegen in Frankreich und am Keck-Teleskop in Hawaii die Dichte eines bekannten binären Asteroiden-Systems berechnet, das die Jupiter-Umlaufbahn teilt, und sind zu dem Schluss gekommen, dass Patroklos und sein Begleiter wahrscheinlich hauptsächlich aus Wasser bestehen Eis bedeckt von einer Patina aus Schmutz.
Da angenommen wird, dass sich schmutzige Schneebälle im äußeren Bereich des Sonnensystems gebildet haben, von denen sie sich gelegentlich lösen und sich als Kometen näher an die Sonne schlängeln, schlägt das Team vor, dass sich der Asteroid wahrscheinlich weit von der Sonne entfernt gebildet hat. Es wurde höchstwahrscheinlich in einem von Jupiters Trojanern gefangen - zwei Wirbeln, in denen sich Trümmer in Jupiters Umlaufbahn ansammeln - während einer Zeit, in der das innere Sonnensystem etwa 650 Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems intensiv von Kometen bombardiert wurde.
Wenn dies bestätigt wird, könnte dies bedeuten, dass viele oder die meisten der wahrscheinlich Tausenden von Trojanischen Asteroiden des Jupiter schmutzige Schneebälle sind, die viel weiter von der Sonne entfernt sind und gleichzeitig mit den Objekten, die jetzt den Kuipergürtel besetzen.
"Wir vermuten, dass es sich bei den Trojanern um kleine Objekte des Kuipergürtels handelt", sagte Studienleiter Franck Marchis, ein Forschungsastronom an der UC Berkeley.
Marchis und Kollegen vom Institut de M? Bf? Canique C? Bf? Leste et Calculs d '?? bf? Ph? Bf? M? Bf? Rides (IMCCE) am Observatoire de Paris und vom WM Das Keck Observatory berichtet über seine Ergebnisse in der Nature-Ausgabe vom 2. Februar.
Die Schlussfolgerung des Teams stützt eine aktuelle Hypothese über die Entwicklung der Umlaufbahnen der größten Planeten unseres Sonnensystems, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, die von einer Gruppe von Forschern unter der Leitung von Alessandro Morbidelli, einem theoretischen Astronomen des Conseil National de, aufgestellt wurde La Recherche Scientifique Labor des Observatoire de la Côte d'Azur, Nizza, Frankreich.
Diagramm des Asteroiden 617 Patroklos und seines Begleiters im Sonnensystem
In einem Nature-Papier im letzten Jahr schlugen Morbidelli und Kollegen vor, dass eisige Kometen in der frühen Geschichte des Sonnensystems in Jupiters Trojanern gefangen worden wären. Gemäß ihrem Szenario kreisten die großen Gasplaneten in den ersten paar hundert Millionen Jahren nach der Geburt des Sonnensystems näher an der Sonne, eingehüllt in eine Wolke von Milliarden großer Asteroiden, die Planetesimale genannt wurden, vielleicht 100 Kilometer (62 Meilen) in Durchmesser oder weniger. Wechselwirkungen mit diesen Planetesimalen führten dazu, dass die großen gasförmigen Planeten bis vor etwa 3,9 Milliarden Jahren nach außen wanderten, als Jupiter und Saturn in Resonanzbahnen eintraten und die Planetesimalen wie Konfetti herumwirbelten, von denen einige das Sonnensystem endgültig verließen.
Der Großteil der verbleibenden Planetesimalen siedelte sich in Umlaufbahnen jenseits von Neptun an - dem heutigen Kuipergürtel und der Quelle kurzperiodischer Kometen -, aber eine kleine Anzahl wurde in den trojanischen Wirbeln der Riesenplaneten, insbesondere Jupiter, gefangen genommen.
"Dies ist das erste Mal, dass jemand die Dichte eines trojanischen Asteroiden direkt bestimmt hat, und es unterstützt das von Morbidelli vorgeschlagene neue Szenario", sagte Co-Autor Daniel Hestroffer, Astronom am IMCEE. „Diese Asteroiden wären zu einer Zeit in den Trojanischen Punkten gefangen worden, als sich noch die felsigen Planeten bildeten, und diese Störung der Planetesimalen etwa 650 Millionen Jahre nach der Geburt des Sonnensystems hätte die späte Bombardierung von Mond und Mars verursachen können . ”
Obwohl Marchis das Szenario als „eine schöne Geschichte“ bezeichnet, gibt er zu, dass mehr Arbeit geleistet werden muss, um es zu unterstützen.
"Wir müssen mehr binäre Trojaner entdecken und beobachten, um festzustellen, ob eine geringe Dichte für alle Trojaner charakteristisch ist", sagte er.
Trojanische Asteroiden sind solche, die in den sogenannten Lagrange-Punkten der Jupiter-Umlaufbahn gefangen sind und sich in der gleichen Entfernung vom Jupiter befinden wie Jupiter von der Sonne - 5 astronomische Einheiten oder 465 Millionen Meilen. Diese Punkte, einer der führenden und der andere nach dem Jupiter, sind Orte, an denen die Anziehungskraft der Sonne und des Jupiter ausgeglichen ist, sodass sich Trümmer wie Staubhasen in der Ecke eines Raums ansammeln können. Hunderte von Asteroiden wurden an den führenden (L4) und hinteren (L5) Punkten entdeckt, die jeweils wie in einem Wirbel um diesen Punkt kreisen.
Der Asteroid 617 Patroclus, der ursprünglich bei L5 entdeckt und 1906 benannt wurde, wurde 2001 als Begleiter gefunden und ist bislang die einzige bekannte trojanische Binärdatei. Die Entdecker konnten die Umlaufbahn der Komponenten nicht abschätzen, da sie zu wenige Beobachtungen hatten.
Als erfahrene Asteroidenjäger entdeckten Marchis und seine Kollegen im August dieses Jahres das erste dreifache Asteroiden-System, 87 Sylvia, viel näher an der Sonne im Haupt-Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, und verwendeten ein leistungsstarkes 8-Meter-Teleskop des europäischen Südens Das sehr große Teleskop des Observatoriums in Chile zur Untersuchung der drei Objekte. Sie konnten die Umlaufbahnen der Asteroiden kartieren, um die Dichte von Sylvia abzuschätzen, aus der sie schlussfolgerten, dass es sich um einen Trümmerhaufen aus locker gepacktem Gestein handelt.
Das französische und das amerikanische Team versuchten die gleiche Technik mit dem viel weiter entfernten Patroclus und verwendeten Bilddaten aus dem Keck II Laser Guide Star System am W. Keck Observatorium auf Mauna Kea, die eine scharfe Auflösung liefern, die mit keinem anderen bodengestützten Teleskop möglich ist .
"Früher konnten wir nur Objekte in der Nähe eines hellen Referenzsterns betrachten, was die Verwendung adaptiver Optiken auf einen kleinen Prozentsatz des Himmels beschränkte", sagte Marchis. "Jetzt können wir mithilfe der adaptiven Optik fast jeden Punkt am Himmel betrachten."
Das Laser-Leitsternsystem verwendet einen Laserstrahl, um Natriumatome an einem kleinen Punkt in der oberen Atmosphäre anzuregen. Dieser künstliche „Stern“ wird zur Messung atmosphärischer Turbulenzen verwendet, die dann von den beweglichen Spiegeln des adaptiven Keck-Optiksystems entfernt werden.
Mit dem System, das eine beispiellose Auflösung von 58 Millisekunden bietet, machte das Keck-Team zwischen November 2004 und Juli 2005 fünf Beobachtungen im Infrarot. Marchis und seine Kollegen stellten fest, dass die Dichte von Patroclus und seinem Begleiter ungefähr gleich groß und kreisförmig ist Der Schwerpunkt lag alle 4,3 Tage in einer Entfernung von 680 Kilometern sehr niedrig: 0,8 Gramm pro Kubikzentimeter, etwa ein Drittel des Gesteins und des Lichts, das ausreicht, um im Wasser zu schwimmen. Unter der Annahme einer felsigen Zusammensetzung ähnlich der der Jupitermonde Callisto und Ganymede müssten die Komponenten des Systems sehr locker gepackt sein - etwa die Hälfte des leeren Raums, eine interne Eigenschaft, die für ein binäres System gleicher Größe nicht zu erwarten ist, folgerten die Forscher .
Das Team schlägt eine vernünftigere Zusammensetzung des Wassereises mit nur 15 Prozent offenem Raum vor, wodurch diese Objekte Kometen und kleinen Objekten des Kuipergürtels ähneln, bei denen festgestellt wurde, dass sie eine geringere Dichte als Wasser haben.
Marchis vermutet, dass sich das binäre System gebildet hat, als ein einzelner großer Asteroid durch den Gravitationsschlepper des Jupiter auseinandergerissen wurde.
"Das Patroclus-System weist ähnliche Eigenschaften auf wie die binären erdnahen Asteroiden, von denen angenommen wird, dass sie sich während einer Begegnung mit einem terrestrischen Planeten durch Gezeitenspaltung gebildet haben", sagte er. "Im Fall eines trojanischen Asteroiden können wir erst bei der Veröffentlichung der Arbeit unserer Mitarbeiter vermuten, dass es sich um eine Begegnung mit Jupiter handelt."
Da in Homers Ilias Patroklos Achilles 'Gefährte und ein Held des Trojanischen Krieges war, wäre Achilles ein passender Name für einen der beiden Asteroiden gewesen, die ungefähr gleich groß sind. Ein anderer Asteroid hat jedoch bereits den Namen Achilles, weshalb Marchis und seine Mitarbeiter vorschlugen, das kleinste Mitglied des Binärsystems Menoetius nach dem Vater von Patroklos zu benennen. Der Ausschuss für Namen kleiner Körper der Internationalen Astronomischen Union hat den Namen vorläufig akzeptiert. Der als Menoetius bezeichnete Asteroid hat einen Durchmesser von etwa 112 Kilometern, während Patroklos eine Breite von etwa 122 Kilometern hat.
Zum Team gehörten neben Marchis auch der Astronomieprofessor Imke de Pater und der Postdoktorand Michael H. Wong von der UC Berkeley; Daniel Hestroffer, Pascal Descamps, J? Bf? R? Bf? Me Berthier und Fr? Bf? D? Bf? Ric Vachier vom Institut de M? Bf? Canique C? Bf? Leste et de Calculs des ?? bf? ph ?? bf? m ?? bf? Rides (IMCCE); und Antonin Bouchez, Randall Campbell, Jason Chin, Marcos van Dam, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul Stomski, Doug Summers und Peter Wizinovich vom W. Keck Observatorium.
Das Projekt wurde durch Zuschüsse der National Science Foundation über das Wissenschafts- und Technologiezentrum für adaptive Optik und durch die National Aeronautics and Space Administration unterstützt. Die meisten Daten wurden am W. Keck Observatory erhalten, das als wissenschaftliche Partnerschaft zwischen dem California Institute of Technology, der University of California und der NASA betrieben wird. Weitere Beobachtungen wurden am Gemini Observatory der Association of Universities for Research durchgeführt in Astronomy, Inc., im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung mit der NSF im Namen der Gemini-Partnerschaft.
Originalquelle: UC Berkeley Pressemitteilung
