Der kometenartige Schweif des Asteroiden besteht nicht aus Staub, wie Sonnenobservatorien zeigen

Ein seltsamer Asteroid ist gerade ein bisschen seltsamer geworden.

Wir wissen seit einiger Zeit, dass der Asteroid 3200 Phaethon sich wie ein Komet verhält. Er wird heller und bildet einen Schweif, wenn er sich der Sonne nähert, und er ist die Quelle des jährlichen Geminid-Meteorschauers, obwohl Kometen für die meisten Meteorschauer verantwortlich sind. Wissenschaftler hatten das kometenähnliche Verhalten von Phaethon dem Staub zugeschrieben, der aus dem Asteroiden entweicht, während er von der Sonne versengt wird. Eine neue Studie mit zwei NASA-Sonnenobservatorien zeigt jedoch, dass der Schwanz von Phaethon überhaupt nicht staubig ist, sondern tatsächlich aus Natriumgas besteht.

„Unsere Analyse zeigt, dass die kometenartige Aktivität von Phaethon nicht durch irgendeine Art von Staub erklärt werden kann“, sagte California Institute of Technology Ph.D. Student Qicheng Zhang, der der Hauptautor eines Artikels ist, der im veröffentlicht wurde Planetary Science Journal Berichterstattung über die Ergebnisse.

Asteroiden, die meist felsig sind, bilden normalerweise keine Schweife, wenn sie sich der Sonne nähern. Kometen sind jedoch eine Mischung aus Eis und Gestein und bilden normalerweise Schweife, wenn die Sonne ihr Eis verdampft, Material von ihren Oberflächen abbläst und eine Spur entlang ihrer Umlaufbahn hinterlässt. Wenn die Erde eine Trümmerspur passiert, verglühen diese Kometenteile in unserer Atmosphäre und erzeugen einen Schwarm Sternschnuppen – einen Meteoritenschauer.

Nachdem Astronomen 1983 Phaethon entdeckt hatten, stellten sie fest, dass die Umlaufbahn des Asteroiden der der Geminid-Meteore entsprach. Dies deutete auf Phaethon als Quelle des jährlichen Meteoritenschauers hin, obwohl Phaethon ein Asteroid und kein Komet war.

Im Jahr 2009 entdeckte das Solar Terrestrial Relations Observatory (STEREO) der NASA einen kurzen Schweif, der sich von Phaethon aus erstreckte, als der Asteroid auf seiner 524-tägigen Umlaufbahn seinen sonnennächsten Punkt (oder „Perihel“) erreichte. Normale Teleskope hatten den Schweif vorher nicht gesehen, weil er sich nur bildet, wenn Phaethon zu nahe an der Sonne ist, um ihn zu beobachten, außer mit Sonnenobservatorien.

STEREO sah auch, wie sich der Schweif von Phaethon bei späteren Sonnenanflügen in den Jahren 2012 und 2016 entwickelte. Das Aussehen des Schweifs stützte die Idee, dass Staub von der Oberfläche des Asteroiden entweicht, wenn er von der Sonne erhitzt wird.

Im Jahr 2018 hat jedoch eine andere Solarmission einen Teil der Geminid-Trümmerspur abgebildet und eine Überraschung gefunden. Beobachtungen der Parker Solar Probe der NASA zeigten, dass die Spur weitaus mehr Material enthielt, als Phaethon während seiner nahen Annäherung an die Sonne möglicherweise abwerfen könnte.

Zhangs Team fragte sich, ob etwas anderes als Staub hinter Phaethons kometenartigem Verhalten steckte. „Kometen leuchten oft brillant durch Natriumemissionen, wenn sie sehr nahe an der Sonne sind, daher vermuteten wir, dass Natrium ebenfalls eine Schlüsselrolle bei der Aufhellung von Phaethon spielen könnte“, sagte Zhang.

Eine frühere Studie, basierend auf Modellen und Labortests, legte nahe, dass die intensive Hitze der Sonne während Phaethons naher Sonnenannäherung tatsächlich Natrium innerhalb des Asteroiden verdampfen und kometenähnliche Aktivität antreiben könnte.

In der Hoffnung herauszufinden, woraus der Schweif wirklich besteht, suchte Zhang während des letzten Perihels von Phaethon im Jahr 2022 erneut danach. Er benutzte das Raumschiff des Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) – eine gemeinsame Mission der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) die über Farbfilter verfügt, die Natrium und Staub erkennen können. Zhangs Team durchsuchte auch Archivbilder von STEREO und SOHO und fand den Schweif zwischen 1997 und 2022 bei 18 Sonnenannäherungen von Phaethon.

Bei den Beobachtungen von SOHO erschien der Schweif des Asteroiden in dem Filter, der Natrium erkennt, hell, aber er erschien nicht in dem Filter, der Staub erkennt. Darüber hinaus entsprachen die Form des Schwanzes und die Art und Weise, wie er heller wurde, als Phaethon an der Sonne vorbeizog, genau dem, was Wissenschaftler erwarten würden, wenn er aus Natrium bestehen würde, aber nicht, wenn er aus Staub bestehen würde.

Diese Beweise deuten darauf hin, dass Phaethons Schwanz aus Natrium und nicht aus Staub besteht.

„Wir haben nicht nur ein wirklich cooles Ergebnis, das 14 Jahre Nachdenken über ein gut untersuchtes Objekt auf den Kopf stellt“, sagte Teammitglied Karl Battams vom Naval Research Laboratory, „sondern wir haben dies auch mit Daten von zwei heliophysikalischen Raumfahrzeugen gemacht – SOHO und STEREO – die waren überhaupt nicht dazu gedacht, Phänomene wie dieses zu untersuchen.“

Zhang und seine Kollegen fragen sich nun, ob einige Kometen, die von SOHO – und von Bürgerwissenschaftlern, die SOHO-Bilder im Rahmen des Sungrazer-Projekts untersuchen – entdeckt wurden, überhaupt keine Kometen sind.

„Viele dieser anderen sonnenschürzenden ‚Kometen‘ sind möglicherweise auch keine ‚Kometen‘ im üblichen Sinn für eisige Körper, sondern stattdessen felsige Asteroiden wie Phaethon, die von der Sonne aufgeheizt werden“, erklärte Zhang.

Dennoch bleibt eine wichtige Frage: Wenn Phaethon nicht viel Staub verstreut, wie liefert der Asteroid dann das Material für den Geminiden-Meteorschauer, den wir jeden Dezember sehen?

Zhangs Team vermutet, dass vor ein paar tausend Jahren ein störendes Ereignis – vielleicht ein Teil des Asteroiden, der unter den Belastungen von Phaethons Rotation auseinanderbrach – dazu führte, dass Phaethon die Milliarden Tonnen Material ausschleuderte, aus denen der Trümmerstrom der Geminiden schätzungsweise besteht. Aber was dieses Ereignis war, bleibt ein Rätsel.

Weitere Antworten könnten von einer bevorstehenden Mission der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) namens DESTINY+ (kurz für Demonstration and Experiment of Space Technology for Interplanetary voyage Phaethon fLyby and dUst Science) kommen. Später in diesem Jahrzehnt soll die Raumsonde DESTINY+ an Phaethon vorbeifliegen, ihre felsige Oberfläche abbilden und jeglichen Staub untersuchen, der um diesen rätselhaften Asteroiden herum vorhanden sein könnte.