Alte Asteroidenfamilie entdeckt

  • 04. August 2017

Dunkle Himmelskörper bieten Einblick in die Planeten­entstehung.

Die heutigen Planeten in unserem Sonnen­system sind durch die Kollision und Verschmel­zung kleinerer Himmels­körper entstanden. Wie aber haben sich diese mehrere hundert Kilometer großen Planeten­bausteine, die Plane­tesimale, gebildet? Diese entscheidende Frage der Planeten­entstehung ist bislang nicht geklärt. Lange Zeit gingen Astronomen von einem Koagu­lations-Szenario aus, in dem sich aus den winzigen Staub­körnchen in der proto­plane­tarischen Scheibe sukzessive durch Zusammen­stöße immer größere Körper bilden.

Abb.: Künstlerische Darstellung eines dunklen Asteroiden. Viele dieser Himmelskörper gehören einer Familie an, stammen also von einem einzigen Ursprungskörper. (Bild: NASA)

Abb.: Künstlerische Darstellung eines dunklen Asteroiden. Viele dieser Himmelskörper gehören einer Familie an, stammen also von einem einzigen Ursprungskörper. (Bild: NASA)

Neuere theo­retische Modelle und Simu­lationen zeigen jedoch, dass auch ein anderer Ablauf möglich ist: Dabei bilden sich die Plane­tesimale direkt durch eine Verklumpung der Staub­teilchen zu mehreren hundert Kilometer großen Objekten. Die Bildung meter- bis kilometer­großer Körper als Zwischen­stufen wird dabei quasi über­sprungen. Die ursprüng­liche Popu­lation der Plane­tesimale hat in diesem Szenario folglich eine völlig andere Verteilung als im Koagu­lations-Szenario.

Aller­dings war es bislang nicht möglich, diese Verteilung aus Beo­bachtungen abzuleiten. Denn aus den meisten Plane­tesimalen haben sich innerhalb kosmisch kurzer Zeit Planeten gebildet. Und die verblei­benden Plane­tesimale in der Region zwischen Mars und Jupiter, dem heutigen Asteroiden­gürtel, sind durch Kolli­sionen zu immer kleineren Körpern zerfallen. Gerade dieser Prozess eröffnet jedoch auch Möglich­keiten, Informa­tionen über die ursprüng­lichen Plane­tesimale zu erhalten. Denn ein Viertel aller bekannten Asteroiden bilden Familien, gehen also auf jeweils einen Ursprungs­körper zurück. Über hundert solcher Familien sind bekannt, von denen allerdings die meisten nicht auf Plane­tesimale, sondern lediglich auf ältere Asteroiden, also bereits Bruch­stücke von Plane­tesimalen, zurück­gehen.

Abb.: Eine statistische Analyse führte zur Entdeckung der neuen Asteroidenfamilie. Die Abbildung zeigt die Häufigkeit von Asteroiden in einer Art Phasendiagramm. Vertikal ist ein Maß für die Streuung von Durchmesser und Halbachsen der Umlaufbahnen aufgetragen, horizontal eine Größe, die die mittlere Größe der Umlaufbahnen repräsentiert. Neben der neuen primordialen Familie sind in dem Diagramm zwei bekannte Familien, Eulalia und Polana, markiert. (Bild: M. Delbo et al. / AAAS)

Abb.: Eine statistische Analyse führte zur Entdeckung der neuen Asteroidenfamilie. Die Abbildung zeigt die Häufigkeit von Asteroiden in einer Art Phasendiagramm. Vertikal ist ein Maß für die Streuung von Durchmesser und Halbachsen der Umlaufbahnen aufgetragen, horizontal eine Größe, die die mittlere Größe der Umlaufbahnen repräsentiert. Neben der neuen primordialen Familie sind in dem Diagramm zwei bekannte Familien, Eulalia und Polana, markiert. (Bild: M. Delbo et al. / AAAS)

Marco Delbo von der Université Côte d’Azur in Nizza und seinen Kollegen gelang es jetzt mithilfe einer statis­tischen Analyse eine bislang unbe­kannte Asteroiden­familie zu identi­fizieren. Die Forscher konzen­trierten sich dabei auf Asteroiden mit niedriger Albedo. Diese kohlige Chondriten sind primitive Körper, die im Gegen­satz zu helleren Asteroiden eine ursprüng­lichere Struktur und Zusammen­setzung zeigen – und daher möglicher­weise direkt von Plane­tesimalen stammen. Die Forscher schätzen auf Basis der Verteilung der Umlauf­bahnen – die ins­besondere durch den Jarkowski-Effekt im Laufe der Zeit immer weiter von der ursprüng­lich gemeinsamen Bahn aller Körper einer Familie abweichen – auf ein Alter von vier Milliarden Jahren. Damit handelt es sich um eine der ältesten be­kannten Asteroidenfamilien.

Die neue Familie enthält nahezu alle dunklen Asteroiden, die bislang keinem Ursprungs­körper zugeord­net werden konnten. Bei den wenigen, nach dieser Entdeckung ver­bleibenden dunklen Aste­roiden handelt es sich demnach, so Delbo und seine Kollegen, um ursprüng­liche Plane­tesimale, die nicht zerfallen sind. Die Über­raschung dabei: Alle diese Himmels­körper sind größer als 35 Kilometer. Wenn es sich bei ihnen also um Mitglieder der ursprüng­lichen Population von Plane­tesimalen handelt und es keine kleineren dunklen Körper gibt, die keiner Familie zuzu­ordnen sind, spreche das dafür, dass Plane­tesimale bereits groß entstehen, also nicht sukzessive durch Koa­gulation, so die Forscher

Rainer Kayser

JOL

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