Könnte der Asteroid Ryugu ein Überbleibsel eines erloschenen Kometen sein?

Asteroiden enthalten viele Hinweise auf die Entstehung und Entwicklung von Planeten und ihren Satelliten. Das Verständnis ihrer Geschichte kann daher viel über unser Sonnensystem verraten. Während Beobachtungen aus der Ferne mit elektromagnetischen Wellen und Teleskopen nützlich sind, kann die Analyse von Proben, die von Asteroiden entnommen wurden, viel mehr Details über ihre Eigenschaften und ihre mögliche Entstehung liefern. Ein Versuch in diese Richtung war die Hayabusa-Mission, die 2010 nach sieben Jahren mit Proben des Asteroiden Itokawa zur Erde zurückkehrte.

Der Nachfolger dieser Mission mit dem Namen Hayabusa2 wurde Ende 2020 fertiggestellt und brachte Material vom Asteroiden 162173 „Ryugu“ zurück, zusammen mit einer Sammlung von Bildern und Daten, die aus der Nähe gesammelt wurden. Während die Materialproben noch analysiert werden, haben die aus der Ferne gewonnenen Informationen drei wichtige Merkmale von Ryugu enthüllt. Erstens ist Ryugu ein Trümmerhaufen-Asteroid, der aus kleinen Steinstücken und festem Material besteht, die durch die Schwerkraft zusammengeklumpt sind, und nicht aus einem einzelnen, monolithischen Felsbrocken. Zweitens hat Ryugu die Form eines Kreisels, was wahrscheinlich durch eine durch schnelle Drehung verursachte Verformung verursacht wird. Drittens hat Ryugu einen bemerkenswert hohen Gehalt an organischer Substanz.

Von diesen wirft das dritte Merkmal die Frage nach dem Ursprung dieses Asteroiden auf. Der aktuelle wissenschaftliche Konsens ist, dass Ryugu aus den Trümmern entstanden ist, die bei der Kollision zweier größerer Asteroiden zurückgelassen wurden. Dies kann jedoch nicht zutreffen, wenn der Asteroid einen hohen Gehalt an organischen Stoffen aufweist (was bestätigt werden wird, sobald die Analysen der zurückgegebenen Proben abgeschlossen sind). Was könnte dann der wahre Ursprung von Ryugu sein?

In einem kürzlichen Versuch, diese Frage zu beantworten, schlug ein Forschungsteam unter der Leitung von Associate Professor Hitoshi Miura von der Nagoya City University, Japan, eine alternative Erklärung vor, die durch ein relativ einfaches physikalisches Modell gestützt wird. Wie in ihrem Artikel erläutert, der in veröffentlicht wurde Die Briefe des astrophysikalischen Journals, vermuten die Forscher, dass Ryugu sowie ähnliche Asteroiden mit Trümmerhaufen tatsächlich Überreste erloschener Kometen sein könnten. Diese Studie wurde in Zusammenarbeit mit Professor Eizo Nakamura und Associate Professor Tak Kunihiro von der Universität Okayama, Japan, durchgeführt.

Kometen sind kleine Körper, die sich in den äußeren, kälteren Regionen des Sonnensystems bilden. Sie bestehen hauptsächlich aus Wassereis, dem einige Gesteinsbestandteile (Schutt) beigemischt sind. Wenn ein Komet in das innere Sonnensystem eintritt – den durch den Asteroidengürtel begrenzten Raum „vor“ Jupiter –, bewirkt die Wärme der Sonnenstrahlung, dass das Eis sublimiert und entkommen und hinterlassen felsige Trümmer, die sich aufgrund der Schwerkraft verdichten und einen Schutthaufen-Asteroiden bilden.

Dieser Prozess passt zu allen beobachteten Merkmalen von Ryugu, wie Dr. Miura erklärt: „Die Eissublimation führt dazu, dass der Kern des Kometen an Masse verliert und schrumpft, was seine Rotationsgeschwindigkeit erhöht. Als Ergebnis dieser Drehung wird der Kometenkern möglicherweise die Rotationsgeschwindigkeit erreichen, die für die Bildung einer Kreiselform erforderlich ist.Außerdem wird angenommen, dass die eisigen Komponenten von Kometen organische Materie enthalten, die im interstellaren Medium erzeugt wird.Diese organischen Materialien würden sich auf den felsigen Trümmern ablagern, die als Eis zurückbleiben sublimiert.“

Um ihre Hypothese zu testen, führte das Forscherteam numerische Simulationen mit einem einfachen physikalischen Modell durch, um die Zeit zu berechnen, die es dauern würde, bis das Eis sublimiert, und die dadurch verursachte Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des resultierenden Asteroiden. Die Ergebnisse ihrer Analyse legten nahe, dass Ryugu wahrscheinlich einige Zehntausend Jahre als aktiver Komet verbracht hat, bevor er sich in den inneren Asteroidengürtel bewegte, wo die hohen Temperaturen sein Eis verdampften und ihn in einen Trümmerhaufen-Asteroiden verwandelten.

Insgesamt weist diese Studie darauf hin, dass kreiselförmige Trümmerhaufen-Objekte mit hohem organischem Gehalt wie Ryugu und Bennu (das Ziel der OSIRIS-Rex-Mission) Kometen-Asteroiden-Übergangsobjekte (CATs) sind. „CATs sind kleine Objekte, die einst aktive Kometen waren, aber ausgestorben sind und anscheinend nicht mehr von Asteroiden zu unterscheiden sind“, erklärt Dr. Miura. „Aufgrund ihrer Ähnlichkeiten sowohl mit Kometen als auch mit Asteroiden könnten CATs neue Einblicke in unser Sonnensystem liefern.“

Hoffentlich werden detaillierte Analysen der Zusammensetzung der Proben sowohl von Ryugu als auch von Bennu mehr Licht auf diese Probleme werfen.

Zur Verfügung gestellt von der Nagoya City University