Er kam aus den Tiefen des Alls und durchquerte unser Sonnensystem auf geradezu „alienartige“ Weise. Für die bisher rätselhafte Beschleunigung des interstellaren Kometen ‘Oumuamua präsentieren Forschern nun eine plausible Erklärung: Demnach wurde durch die Wärme der Sonne Wasserstoffgas aus dem kleinen Himmelskörper freigesetzt, was ihm Schub verlieh. Dieser „Treibstoff“ könnte sich in ‘Oumuamua aus Wassereis durch den Einfluss kosmischer Strahlung auf seiner langen Reise durchs Weltall gebildet haben, erklären die Wissenschaftler.

Im Jahr 2017 erschien ein Himmelskörper auf der Bühne der Astronomie, der zu einem ausgesprochenen Promi avancierte. Zunächst ließen die Teleskop-Beobachtungen darauf schließen, dass es sich um einen Kometen oder Asteroiden unseres Sonnensystems handelt. Doch dann wurde anhand seiner ungewöhnlichen Bahn und hohen Geschwindigkeit deutlich, dass der ‘Oumuamua getaufte Himmelskörper aus den Tiefen des Alls zu uns gekommen war. Dorthin entschwand er auch schon bald wieder nach dem Vorbeiflug an der Sonne.

Abgesehen von Staubkörnern war er damit das erste interstellare Objekt, das Astronomen entdeckt haben. Man nimmt an, dass solche Himmelskörper einst aus ihren Heimatsystemen geschleudert wurden und sich danach auf den Weg durchs All machten. Offenbar sind sie auch nicht so selten, wie man meinen könnte: Schon 2019 wurde ein weiteres Exemplar entdeckt: 2I/Borisov. Doch im Gegensatz zu diesem typisch kometenhaft wirkenden Objekt blieb ‘Oumuamua geheimnisumwittert.

Was verursachte den Schub?

Den Beobachtungsdaten zufolge liegt seine Größe unter 200 Meter und offenbar besitzt er eine seltsame Form – etwas zwischen einer Zigarre und einem Pfannkuchen. Bei ihm war keine Koma genannte nebulöse Hülle zu erkennen und auch kein Schweif, wie sie die meisten Kometen aufweisen. Der seltsamste Aspekt war allerdings das beobachtete Bewegungsverhalten. Er wurde in einer Weise von der Sonne weg beschleunigt, die sich die Astronomen nicht durch Gravitationseffekte erklären konnten. So kamen sogar Spekulationen auf, es könnte sich bei dem seltsamen Objekt um ein außerirdisches Raumschiff handeln.

Berechnungen ergaben außerdem, dass die auf den Kometen auftreffende Sonnenenergie nicht ausgereicht hätte, um für einen Beschleunigungseffekt zu sorgen, der durch mobilisiertes Wasser entstehen kann. Nur die Abgabe von leichtflüchtigen Gasen wie Wasserstoff, Stickstoff oder Kohlenmonoxid hätte angesichts der eintreffenden Sonnenenergie für eine ausreichende Beschleunigung sorgen können. Möglich erschien somit, dass der Komet zu einem Großteil aus festen, gefrorenen Formen dieser Substanzen besteht. Doch es blieb fraglich, wie sich ein Körper aus diesen Stoffen gebildet haben könnte.

Doch dann kamen Jennifer Bergner von der University of California in Berkeley und Darryl Seligman von der University of Chicago auf die Idee, dass es auch eine einfachere Erklärung geben könnte: “Ein Komet, der durch das interstellare Medium reist, wird stark von der kosmischen Strahlung beeinflusst und bildet dabei Wasserstoff. Unser Gedanke war: Wenn das passiert, könnte sich der Wasserstoff im Inneren sammeln, sodass er, wenn er ins Sonnensystem eintritt und sich erwärmt, ausgast”, sagt Bergner. Doch könnte das tatsächlich die Kraft erzeugen, die nötig war, um die beobachtete Beschleunigung zu verursachen?

Kosmische Strahlung sorgte für Wasserstoff

Um dies zu klären, führten die Forscher wissenschaftliche Recherchen durch. Wie sie berichten, zeigten experimentelle Forschungen, die bereits in den 1970er, 80er und 90er Jahren veröffentlicht wurden, dass beim Auftreffen von hochenergetischen Teilchen wie der kosmischen Strahlung auf Eis molekularer Wasserstoff (H2) im Überfluss produziert und im Eis eingeschlossen wird. Demnach dringt kosmische Strahlung Dutzende von Metern in Eis ein und kann ein Viertel oder mehr des Wassers in Wasserstoffgas umwandeln.

Wie die Forscher erklären, würde eine Ausgasung dieses Vorrats bei Kometen, die oft einen Durchmesser von mehreren Kilometern aufweisen, kaum eine Rolle spielen. “Aber weil ‘Oumuamua so klein ist, glauben wir, dass tatsächlich genügend Kraft erzeugt wurde, um diese Beschleunigung zu bewirken”, sagt Bergner. Den Berechnungen zufolge könnte durch strukturelle Veränderungen des Eises durch die Temperaturerhöhungen in Sonnennähe genügend Gas ausgestoßen werden, um die Bahn des Kometen ‘Oumuamua zu beeinflussen: Entweder in der Form eines gebündelten Strahls oder in eines fächerförmigen Sprühnebels.

“Die wichtigste Erkenntnis ist, dass ‘Oumuamua wohl ein normaler interstellarer Komet ist, der auf seiner langen Reise eine starke Bearbeitung erfahren hat”, so Bergner. Die Ergebnisse stützen somit die Theorie, wonach ‘Oumuamua in einem fernen Sternsystem als ein eisiger Himmelskörper ohne „exotische“ Merkmale entstanden ist und dann zu einem interstellaren Wanderer wurde.

Quelle: University of California – Berkeley, Fachartikel: Nature, doi: 10.1038/s41586-022-05687-w

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