Als das interstellare Objekt (ISO) ‚Oumuamua 2017 in unserem Sonnensystem auftauchte, stieß es auf großes Interesse. Der Drang, mehr darüber zu erfahren, war groß, aber leider gab es keine Möglichkeit, dies wirklich zu tun. Es kam und ging, und wir mussten darüber nachdenken, woraus es bestand und woher es kam. Dann, im Jahr 2019, kam der ISO-Komet Borisov zu einem kurzen Besuch, und wieder mussten wir uns darüber wundern.
Es wird bestimmt noch mehr dieser ISOs geben, die unser Sonnensystem durchqueren. Es wurde darüber gesprochen, dass Missionen bereitstehen, um einen dieser interstellaren Besucher in der Zukunft zu besuchen, aber damit dies geschieht, müssen wir seine Ankunft im Voraus ankündigen. Könnte uns das Vera-Rubin-Observatorium weit genug im Voraus sagen?
Keine Mission verlässt die Startrampe ohne detaillierte Planung, und eine detaillierte Planung hängt von Beobachtungen ab. Bodengestützte Beobachtungen legten den Grundstein für unsere Streifzüge in das Sonnensystem. NASA-Missionen wie OSIRIS-REx, Lucy und Psyche sind ohne detaillierte Bodenbeobachtungen, die den Weg bereiten, einfach unmöglich.
Bald wird eines unserer leistungsstärksten und einzigartigsten Observatorien seinen Betrieb aufnehmen, das Vera-Rubin-Observatorium. Seine Hauptaktivität wird der Legacy Survey of Space and Time (LSST) sein. Der LSST wird unser Sonnensystem weitaus detaillierter als je zuvor abbilden und dies ein Jahrzehnt lang kontinuierlich tun. Die Fülle an Daten, die aus diesen Beobachtungen hervorgehen, wird einen enormen Nutzen für die Missionsplanung darstellen und wahrscheinlich Missionen inspirieren, von denen wir noch nicht einmal geträumt haben.
Die Legacy Survey of Space and Time des VRO basiert auf dem 8,4 Meter großen Weitwinkel-Primärspiegel des Observatoriums und seiner Fähigkeit, das Ziel in nur fünf Sekunden zu wechseln. Daran angeschlossen ist die größte Digitalkamera der Welt, ein 3,2-Gigapixel-Gigant. Das VRO wird alle paar Nächte den gesamten verfügbaren Nachthimmel abbilden.
Das LSST zielt darauf ab, Transienten wie Supernovae und Gammastrahlenausbrüche zu erkennen. Es wird auch dunkle Energie und dunkle Materie untersuchen und die Milchstraße kartieren. Es wird aber auch kleine Objekte in unserem Sonnensystem wie erdnahe Asteroiden (NEA) und Kuipergürtelobjekte (KBOs) kartieren.
„Nichts wird annähernd an die Tiefe von Rubins Untersuchung und den Charakterisierungsgrad von Objekten im Sonnensystem herankommen“, sagte Siegfried Eggl, Assistenzprofessor an der University of Illinois Urbana-Champaign und Leiter der Arbeitsgruppe „Inneres Sonnensystem“. Rubin/LSST-Sonnensystem-Wissenschaftskooperation. „Es ist faszinierend, dass wir die Möglichkeit haben, interessante Objekte zu besuchen und sie aus der Nähe zu betrachten. Aber dazu müssen wir wissen, dass sie existieren, und wir müssen wissen, wo sie sich befinden. Das wird uns Rubin sagen.“
Man kann kaum genug betonen, wie das VRO und sein LSST unser Verständnis des Sonnensystems verbessern werden. Es gibt andere Durchmusterungsteleskope wie Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System). Pan-STARRS hat eine große Anzahl astronomischer Transienten entdeckt. Seine Aufgabe besteht darin, sie zu entdecken und Astronomen zu alarmieren, damit andere Teleskope sie beobachten können.
Pan-STARRS basiert auf zwei Teleskopen mit 1,8-Meter-Spiegeln und ist unser effektivster Detektor für erdnahe Objekte (NEOs). Sobald der VRO jedoch betriebsbereit ist, wird er auf einen entfernten zweiten Platz verwiesen.
Interessanterweise erkennt der VRO auch ISOs. In einer Arbeit aus dem Jahr 2023Forscher schätzten, dass das VRO jedes Jahr bis zu 70 interstellare Objekte entdecken wird. Wenn das VRO sie weit genug im Voraus sehen kann, könnte uns das Zeit geben, eine Mission zu einem solchen zu starten.
„Rubin ist in der Lage, uns die nötige Vorbereitungszeit zu geben, um eine Mission zum Abfangen eines interstellaren Objekts zu starten“, sagte Eggl. „Das ist eine Synergie, die einzigartig für Rubin und einzigartig für die Zeit ist, in der wir leben.“
Es ist unklar, wie viele ISOs jedes Jahr unser Sonnensystem besuchen und nachweisbar sein werden. Während einige Forscher davon ausgehen, dass das VRO 70 pro Jahr erkennen kann, gehen andere davon aus, dass die Zahl niedriger sein wird. Der VRO ist keine Zauberei. Objekte, die zu schwach sind und/oder sich zu schnell bewegen, können der Erkennung entgehen. Es scheint jedoch sicher, dass der LSST einige ISOs erkennen wird. Es kann sogar Muster in ihren Flugbahnen erkennen, die es einfacher machen, mehr von ihnen zu erkennen.
Mit zunehmendem Wissen über ISOs wächst auch der Drang, eine davon zu besuchen. Der Auftritt von ‚Oumuamua und Borisov zeigt, dass sich weiterhin Chancen bieten werden. Es gibt bereits vorläufige Pläne für einen Besuch.
Der Comet Interceptor der ESA ist für den Besuch eines langperiodischen Kometen konzipiert. Die Interceptor-Mission umfasst drei Raumschiffe, von denen jedes den Kometen aus einem anderen Blickwinkel untersuchen und so eine 3D-Ansicht ermöglichen wird. Die Vorankündigung ist für die Comet Interceptor-Mission von entscheidender Bedeutung, und die ESA erwähnt ausdrücklich, dass das LSST die Mission ermöglicht, indem es uns früh genug auf ein geeignetes Ziel aufmerksam macht.
Aber das Ziel muss kein Komet sein. Es könnte alles sein, was durch das innere Sonnensystem reist.
Das Einzigartige am Comet Interceptor ist, dass er bereits auf sein Ziel lauert. Nach dem Start wird es zum Sonne-Erde-Lagrange-2-Punkt (L2) fliegen. Dort wird es in eine Halo-Umlaufbahn eintreten und auf weitere Anweisungen warten. Die ESA kann abwarten, bis das VRO ein gewünschtes Ziel auf der richtigen Flugbahn erkennt, und sie kann den Comet Interceptor aktivieren.
Die Lucy-Mission der NASA zeigt, wie fortgeschrittene Kenntnisse über Objekte im Sonnensystem leistungsstarke Missionen ermöglichen. Lucy verlässt sich auf genaue Beobachtungen von Objekten des Sonnensystems und wird mehrere Asteroiden besuchen, indem sie sich ihren Weg durch das innere Sonnensystem bahnt und dabei die Erde bei drei verschiedenen Gelegenheiten als Schwerkraftunterstützung nutzt. Detaillierte Kenntnisse des Sonnensystems inspirierten und ermöglichten Lucys Mission.
Der Comet Interceptor oder eine ähnliche Mission benötigt keinen so komplexen Weg. Aber genau wie Lucy wird es auf scharfe Beobachtungen angewiesen sein, die das VRO und das LSST ausführlich liefern werden.
Das LSST wird nicht nur Missionen wie den Comet Interceptor ermöglichen. Es wird Neues inspirieren, das wir uns noch nicht vorstellen können. Das liegt daran, dass wir noch nicht wissen, was die Umfrage enthüllen wird. Es könnte Bereiche von Objekten aufdecken, die sich auf eine Weise verhalten, die wir noch nicht gesehen haben, oder zusammengeballte Objekttypen, die bisher nicht sichtbar waren.
„Wenn man sich Rubin so vorstellt, als würde man einen Strand betrachten, sieht man Millionen und Abermillionen einzelner Sandkörner, die zusammen den gesamten Strand bilden“, sagte Eggl. „Es könnte einen Bereich mit gelbem Sand oder vulkanischen schwarzen Sand und einen Raum geben.“ Eine Mission zu einem Objekt in dieser Region könnte untersuchen, was es anders macht. Oft wissen wir nicht, was seltsam oder interessant ist, es sei denn, wir kennen den Kontext, in dem es steht. Mit unseren aktuellen Teleskopen haben wir im Wesentlichen die großen Felsbrocken auf der Region untersucht Strand“, sagt Eggl, „aber Rubin zoomt auf die feineren Sandkörner.“
Ein gutes Beispiel dafür sind die Jupiter-Trojaner-Asteroiden, die Lucy besuchen wird. Die Existenz dieser Art von Asteroiden wurde bereits in den 1770er Jahren vorhergesagt, der erste wurde jedoch erst nach mehr als einem Jahrhundert gesehen. Selbst damals war sich niemand sicher, dass es sich tatsächlich um einen trojanischen Asteroiden handelte, bis fast ein weiteres Jahrhundert vergangen war. Jetzt wissen Astronomen, dass es Tausende davon gibt.
In ähnlicher Weise könnte unser Wissen über ISOs viel umfassender werden, sobald der LSST in Gang kommt. Es könnte sich ein ganz neues Fenster zu ISOs öffnen. Astronomen könnten Muster in ihren Flugbahnen und in ihrem Aufbau erkennen, die zu neuen Erkenntnissen über ihren Ursprung führen. Wenn der Comet Interceptor oder eine ähnliche Mission dorthin geschickt wird, erfahren wir mehr über die Entstehung von Planetensystemen, einschließlich unseres eigenen.
Nicht alles in unserem Sonnensystem ist dort entstanden, wo wir es heute sehen. Einige Körper wurden eingefangen, wie zum Beispiel Neptuns Mond Triton, bei dem es sich wahrscheinlich um ein eingefangenes Objekt aus dem Kuipergürtel handelt. Astronomen halten es für sehr wahrscheinlich, dass es sich bei einigen Objekten unseres Sonnensystems um eingefangene ISOs handelt. Das VRO und die von ihm inspirierten Missionen könnten diese Objekte identifizieren.
Neue Beobachtungen führen zu neuen Fragen und neuen Missionen, die diese beantworten sollen. Das ist ein seit langem bestehendes Muster in unserem Bestreben, die Natur zu verstehen.
Wer weiß, was das VRO sehen wird und zu welchen zukünftigen Missionen seine Erkenntnisse führen werden?