Kleinplanet, Komet oder Kometenkern? - Der im letzten Herbst entdeckte Exzentriker 'Oumuamua stammt nicht aus unserem Sonnensystem.
Hawaii, Insel Maui: Auf dem 3050 Meter hohen Gipfel des erloschenen Vulkans Haleakala sucht ein Großteleskop den Himmel unter anderem nach potenziell gefährlichen Objekten ab. Das unter dem Kürzel "Pan-STARRS" bekannte Überwachungssystem fahndet nach Kleinplaneten oder Kometen, die der Erde nahe kommen. Immer wieder gehen der 1400 Megapixel-Kamera solche "Near-Earth Objects" (NEOs) ins Netz. Die zarten Lichtpunkte verraten sich durch ihre Bewegung vor dem Sternenhintergrund. Auch am 19. Oktober 2017 wurde der NASA-finanzierte Himmelsspäher wieder fündig, diesmal nahe der südlichen Grenze des Sternbilds der Fische.
Das neue, äußerst lichtschwache Objekt musste nur fünf Tage zuvor die Erde passiert haben, in 62-facher Monddistanz. Es schoss mit einer Rekordgeschwindigkeit dahin, die eine keplersche Ellipsenbahn völlig ausschloss. Damit unterschied sich der neue Fund von allen Mitgliedern unseres Sonnen-
systems.
Himmlische Geometrie
Rücken die beiden Brennpunkte einer Ellipse ganz zusammen, gerät sie zum Kreis. Ziehen die zwei voneinander fort, wird sie hingegen immer langgestreckter. Die sogenannte "Exzentrizität" wächst dabei von 0 (Kreis) bis 1 (Parabel). Bei Exzentrizitäten über 1 reißt die Ellipse auf und wird zur Hyperbel: Deren Enden treffen einander nie mehr.
Himmelskörper auf Hyperbelbahnen kämen von irgendwo her und flögen irgendwo hin. Sie wären nicht an die Sonne gebunden und kehrten daher auch nie mehr zurück. Das neu entdeckte Objekt (Exzentrizität: 1,99) folgte ganz klar einer solchen offenen Hyperbel, einer Bahn ohne Wiederkehr. So etwas hatte man bis dato noch nie gesehen!
Auch der US-Amerikaner Bill Gray, bekannt durch seine Astronomie-Software "Guide", berechnete die Flugbahn: Das rätselhafte Objekt kam scheinbar aus dem Sternbild Leier. Es sauste mit 95.000 km/h und unter steilem Winkel auf unser Planetensystem zu. Die Anziehungskraft der Sonne beschleunigte es noch weiter. Am 9. September flitzte es mit 316.000 km/h an der Sonne vorbei, in einer Distanz von 24 Millionen Kilometern. Seither hetzt es wieder davon, in Richtung des Sternbilds Pegasus.
Rasch visierten Astronomen den kosmischen "Exzentriker" mit ihren mächtigsten Teleskopen an - auf Hawaii und den Kanaren, in Chile, Arizona und Kalifornien. Sie wollten dem davoneilenden Besucher noch so viele Geheimnisse wie möglich entlocken.
Zunächst hielt man ihn für einen Kometen. In Sonnennähe war er auf über 300 Grad Celsius erhitzt worden. Dennoch traten weder Gas noch Staub aus; somit fehlten Koma und Schweif, die klassischen Erkennungszeichen eines Kometen. Also sprach man von einem Kleinplaneten. Dieser war allerdings aus dem Abgrund zwischen den Sternen eingetroffen, dem interstellaren Raum. Das erstentdeckte interstellare Objekt wurde offiziell "1I/2017 U1" getauft. Das Pan-STARRS-Team verbeugte sich vor seinen Gastgebern und wählte den hawaiischen Namen 'Oumuamua - frei übersetzt: "Der Allererste, der uns erreicht".
'Oumuamua blieb selbst für die leistungsfähigsten Teleskope bloß ein Lichtpünktchen ohne erkennbare Details. Dennoch erschienen bereits im November die ersten wissenschaftlichen Arbeiten über ihn - von Karen Meech, Robert Weryk, David Jewitt, Jane Luu und anderen Astronomen. Sie versuchten, aus 'Oumuamuas schwachem Glanz auf dessen Durchmesser zu schließen. Dazu mussten sie allerdings wissen, wie stark seine Oberfläche das Sonnenlicht reflektiert. Hier gingen die Meinungen auseinander.
Kosmische Zigarre?
Wäre 'Oumuamuas Antlitz etwa weiß wie Schnee, reichte ein sehr bescheidener Durchmesser aus; wäre er hingegen fast so schwarz wie Kohle - was wahrscheinlicher ist -, müsste er deutlich größer sein. Seine Helligkeit veränderte sich außerdem alle 6,9 bis 8,3 Stunden, offenbar in Folge einer komplizierten Rotation: 'Oumuamua taumelte geradezu um seinen Schwerpunkt.
Das von ihm reflektierte Sonnenlicht schwankte dabei gleich um das Sechs- bis Zehnfache. Die Sonnenstrahlen trafen hier also sicher keinen rundlichen Körper. Je nach Studie war 'Oumuamua nun vier-, sechs- oder zehnmal so lang wie breit. Manche sprachen ihm eine zigarrenähnliche Form zu, mit einer Länge von 400 Metern. Das Team um David Jewitt und Jane Luu kalkulierte hingegen Abmessungen von 230 mal 35 Meter.
1973 veröffentlichte der britische Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke den Roman "Rendezvous mit Rama". Darin wird, nach einem verheerenden Einschlag eines Himmelskörpers in Nordita-lien, ein Suchprojekt namens "Spaceguard" ins Leben gerufen. Dieser Begriff gilt heute tatsächlich als inoffizieller Sammelname für verschiedene NEO-Suchprogramme.
Im Roman stößt Spaceguard auch auf ein Objekt, das auf einer offenen Hyperbelbahn durch unser Planetensystem jagt. Der vermeintliche Kleinplanet wird nach dem Hindu-Gott "Rama" getauft. Er entpuppt sich später jedoch als zylindrisch geformtes Raumschiff von 54 km Länge. Seltsame Wesen bevölkern es. Zuvor hatte Clarkes Kurzgeschichte "Der Wächter" den US-Regisseur Stanley Kubrick zum Kultfilm "2001 - Odyssee im Weltall" inspiriert: Dieser Streifen lief vor 50 Jahren in den Kinos an.
'Oumuamua wurde von den Wissenschaftern natürlich nicht als fremdes Raumschiff interpretiert. Dennoch ließ ein russischer Milliardär das mächtige Radioteleskop von Green Bank, West Virginia, auf ihn richten: Es sollte nach artifiziellen Funksignalen lauschen. Das sinnfreie Unterfangen fand in den Boulevardmedien reichlich Widerhall.
'Oumuamua zeigte einen zarten Rotton - ähnlich wie bestimmte Kleinplaneten, die Jupiters Bahn teilen. Man nennt sie "Trojaner". Deren Oberflächen bestehen wohl aus Silikaten und kohlenstoffhaltigen Verbindungen. Auch Kometenkerne besitzen eine solche Tönung. Mitverantwortlich ist die kosmische Strahlung. Sie lässt Himmelskörper ohne schützende Atmosphäre mit der Zeit erröten.
'Oumuamua war diesem Teilchenbeschuss hilflos ausgeliefert. Womöglich formte sich dadurch sogar eine wärmeisolierende, kohlenstoffreiche "Kruste": Wäre sie mehr als einen halben Meter dick und ohne Risse, könnte sie das eventuell darunter liegende Eis vor dem Verdampfen bewahren, selbst in Sonnennähe. In diesem Fall wäre 'Oumuamua doch kein Kleinplanet gewesen - sondern ein völlig inaktiver, winziger Kometenkern. Immer mehr Forscher zogen diese Interpretation schließlich vor.
Protoplaneten
Wie auch immer: Weder Kleinplaneten noch Kometen können im materiearmen interstellaren Raum entstehen. Sie werden vielmehr in Staubscheiben geboren, die ganz junge Sterne umkränzen. Um unsere eigene Sonne hätte man ein solches Gebilde vor 4,6 Milliarden Jahren erblickt: Darin ballten sich Staubkörner nach und nach zu metergroßen Objekten zusammen. Sanfte Zusammenstöße formten daraus Planetesimale von Kilometergröße. Heftigere Kollisionen zersplitterten Planetesimale teilweise wieder. Die übrig gebliebenen fanden sich schließlich zu Protoplaneten zusammen, die schlussendlich in richtigen Planeten wie der Erde aufgingen.
Mangels Baumaterial blieben etliche Protoplaneten in ihrem Wachstum stecken. Einige haben überdauert: Sie bevölkern, gemeinsam mit unzähligen Kolli-
sionssplittern, den Kleinplanetengürtel zwischen Mars und Jupiter.
Der niedrigeren Temperaturen wegen waren die Planetesimale in größerem Sonnenabstand anders aufgebaut. In ihnen steckte z.B. mehr Eis. Doch dann veränderten die großen Planeten Jupiter und Saturn, Uranus und Neptun ihre Sonnendistanz. Diese Migrationsbewegungen schleuderten viele steinerne Kleinplaneten und Milliarden von eishaltigen Kometenkernen an den Rand des Sonnensystems. Modellrechnungen zeigen: Etliche dieser Körper überwanden dabei sogar die Anziehungskraft der Sonne. Sie brachen zu einer Wanderschaft durch den interstellaren Raum auf. Niemand weiß, wie viele fremde Welten sie schon gesehen haben!
Im Orbit um andere junge Sonnen fanden ähnliche Prozesse statt wie bei uns. Auch dort hat man etwa migrierende Gasplaneten und vor kurzem sogar Kometen aufgespürt. Im interstellaren Raum wurden außerdem einsame Planeten nachgewiesen, die vor langer Zeit aus ihren Sternsystemen katapultiert worden sein müssen. Es ist also nicht verwunderlich, wenn auch die Kinder anderer Eltern in unserem Vorgarten auftauchen: etwa exotische Objekte wie 'Oumuamua.
Unklare Herkunft
Das interstellare Objekt traf grob aus Richtung der Wega ein, dem Hauptstern des Sommersternbilds Leier. Entfernung: 25 Lichtjahre. Trotz seines flinken Flugs hätte 'Oumuamua mehrere hunderttausend Jahre für diese Strecke gebraucht. Doch damals stand die Wega sicher nicht an ihrem heutigen Platz. Die Sterne ziehen nämlich in unterschiedlichem Tempo ums Zentrum der Milchstraße. Unsere Sonne benötigt etwa 225 Millionen Jahre für einen vollständigen Umlauf.
Nach überaus komplexen Berechnungen brachten polnische Forscher andere verdächtige Sonnen ins Spiel. Diese tragen die prosaischen Katalogbezeichnungen UCAC4 535-065571 bzw. GJ 876. Die beiden Astronomen schließen aber auch den Stern Delta Capricorni im Sternbild Steinbock nicht ganz aus. Er ist bereits mit freiem Auge sichtbar.
Doch wurde 'Oumuamua wirklich bei einer dieser drei Sonnen geboren? Die meisten Wissenschafter bezweifeln das. Einmal aus seinem Heimatsystem geschleudert, könnte 'Oumuamua das Milchstraßenzentrum selbst schon mehrere Male umrundet haben. Die Spuren seiner Herkunft wären heute somit hoffnungslos verwischt.
Zum Glück kam das kleine, lichtschwache Objekt unserer Erde verhältnismäßig nahe - sonst hätten es die Astronomen gar nicht entdeckt. Künftige Himmelsdurchmusterungen wie jene mit dem Large Synoptic Survey Telescope in Chile werden wahrscheinlich weitere interstellare Besucher aufstöbern. Nach einer neuen Schätzung durcheilen zu jedem beliebigen Zeitpunkt nämlich an die 10.000 solcher Exoten unser Planetensystem!