Wie die zwei Schweife von Gault funktionieren

Letztens haben sich, wie bereits kurz erwähnt, drei Papers der kuriosen Staubschweife angenommen, die sich der grob 4 km große und ansonsten völlig normale Hauptgürtel-Asteroid (6478) Gault zugelegt hat: hier Bilder vom 10-Meter-GranTeCan auf La Palma vom 14. Januar und 15. Februar, vom Hubble Space Telescope vom 5. Februar und von der 1-Meter-Optical Ground Station der ESA auf Teneriffa vom 8. Februar und 7. März.

Die drei Papers sind sich einig, dass Gault kein durchgehend aktiver Komet geworden ist, sondern dass beide Schweife aus Staub bestehen, der bei zwei zeitlich begrenzten Ereignissen frei gesetzt: Das passt auch zu der besten Langzeit-Lichtkurve Gaults hier von der Zwicky Transient Facility, mit zwei deutlichen Maxima um den 18. Oktober und 24. Dezember 2018 (in zwei Farben; x = Tage relativ zum 1. Januar) weit über dem Trend (gestrichelte Linien), der sich aus der Helligkeitsentwicklung davor ergeben hätte.

Die zwei impulsiven Staubfreisetzungen (rund 20’000 Tonnen Ende Oktober / Anfang November 2018 und 1000 Tonnen Ende Dezember / Anfang Januar 2019) folgen genau so aus der Anwendung der klassischen Theorie der Staubschweife nach Finson & Probstein auf ausgewählte Bilder des Neu-Kometen: Hier sind die Synchronen und Syndynen (Linien zur gleichen Zeit abgesonderten Staubs bzw. von Teilchen mit demselben Verhältnis β von Strahlungsdruck und Gravitations) auf das Hubble-Bild vom 5. Februar und ein Bild der Zwicky Transient Facility von 8. Februar gelegt. Wir haben es demnach mit ziemlich großen Teilchen zu tun, die sich von Gault ohne nennenswerte Anfangsgeschwindigkeit getrennt haben, und die dann der Strahlungsdruck langsam von ihm fort drückte.

Und hier exklusiv von einem der Autoren – Fernando Moreno – für Skyweek gerechnete Modelle für den stark veränderten Anblick Gaults auf dem Hubble-Bild vom 22. März, für den die inzwischen veränderte Sicht-Geometrie gesorgt hat: oben für isotrope Freisetzung des Staubs, unten für dessen Abstoßung vornehmlich in der Äquatorebene eine senkrecht zur Bahnebene rotierenden Objekts, was besser passt. Das spricht für eine Erklärung der Staubfreisetzung aufgrund allmählichen Zerfalls des durch den YORP-Effekt zu schnell rotierenden Asteroiden …

… für die sich auch die Autoren eines anderen Papers stark machen: Sie sehen in der Fotometrie Gaults (oben vom William Herschel Telescope, dem Himalayan Chandra Telescope und dem ESA-Teleskop; y-Achse = detrendete Helligkeit, x-Achse = 6 Stunden) ein deutliches Ein-Stunden-Signal (unten die entsprechenden Lomb-Periodogramme), was sie als Rotation mit 2 Stunden Periode und zwei Maxima interpretieren. Das wäre in der Tat an der Grenze des Zerbrechens (3 Stunden für einen Kometenkern dieser Größe, 2 Stunden für einen Asteroiden), mit „Erdrutschen“ und dem sanften Abflug von kleinen Bruchstücken. Die anderen beiden Papers finden allerdings keinerlei Periodizität in ihren Fotometrie-Serien. Und in einem wird – rein statistisch – argumentiert, dass ein YORP-Zerbrechen weniger wahrscheinlich sei als ein alternatives Szenario: Danach fusioniert hier gerade ein Doppelkörper, dessen Hälften sich bereits berühren, und dabei wird der Staub frei. Aktuelle Bilder Gaults mit kleinen Geräten gibt’s von heute, vom 1. April, 31. März (mehr), 30. März (mehr und mehr) und 29. März.

Ein weiterer aktiver Asteroid aus der Theobalda-Familie ist P/2017 S5 (ATLAS), den eine Analyse letztes Jahr dieser 7 Mio. Jahre alten Asteroiden-Familie zuschreibt, zu der auch der aktiv gewordene Asteroid P/2016 J1 (PANSTARRS) gehört: Damit gibt es bereits drei Asteroiden-Familien mit mehr als einem aktiven Asteroiden unter den Mitgliedern. • Der Komet mit der sonnenfernsten bekannten Aktivität ist C/2010 U3 (Boattini), der bereits in 25.8 au Sonnenabstand eine Koma hatte, für die superflüchtige Eise gesorgt haben dürften (denn er war das letzte Mal vor ~2 Mio. Jahren im Perihel). 2009 und 2017 gab es Ausbrüche. • Alle ~2 Milliarden Jahre im Schnitt trifft ein 12-km-Centaur aus dem äußeren Sonnensystem Venus und Erde, was über 100 km große Krater gibt (und alle ~15 Mio. Jahre ein 1-km-Centaur), so eine Berechnung letztes Jahr (eine PM dazu): Der Großteil der Centauren verlässt aber rasch das Sonnensystem.

Drei Alien-lose Interpretationen der Natur von ʻOumuamua

ohne die provokative wie extreme Deutung als Raumschrott oder Sonnensegel Außerirdischer (zur frühen Diskussion dazu mehr Links; „Von Astronomen und Aliens …“) sind in den letzten Monaten veröffentlicht worden: Bewiesen werden kann leider mangels hinreichender Beobachtungs-Daten auch davon keine, aber der erste kurz beobachtete extrasolare Gast des Sonnensystems wäre jeweils ein noch vergleichweise natürlicher Himmelskörper:

Seligman & Laughlin (auch ein Press Release) erklären die Beschleunigung weg von der Sonne durch einen Raketeneffekt mittels einer ‚Düse‘, die auf dem länglichen Körper dem Subsolar-Punkt folgte, während dieser hin und her pendelte, was wiederum die Lichtkurve fittet – während seines kurzen Aufenthalts im inneren Sonnensystem verlor ʻOumuamua in diesem Szenario 1/10 seiner Masse.

Moro-Martín sieht in ʻOumuamua einen fraktalen Körper, der im Außenbereich eines anderen Sonnensystems durch sanftes Wachstum aus eisigen Staubpartikeln entstand: Das würde eine extrem geringe Dichte (10^-5 g/cm³) zur Folge haben, und der Strahlungsdruck der Sonne würde wie in der Sonnensegel-Spekulation ausreichen, um die beobachtete Beschleunigung zu erklären.

Sekanina wiederum lässt zwar ebenfalls den Strahlungsdruck die Beschleunigung besorgen, hält ʻOumuamua aber gar nicht für einen festen Körper sondern für ein „monstrous fluffy dust aggregate“, entstanden durch katastrophalen Zerfall des Körpers im Anflug auf’s Perihel – dies habe er nämlich auf seiner Bahn gar nicht überstehen können. Was das Sonnensystem verließ, wäre dann etwas ganz anderes gewesen als was herein kam.

Noch zwei weitere kürzliche ʻOumuamua-Papers vom Interesse: Pfalzner & Bannister sehen das interstellare Medium voller vergleichbarer Himmelskörper – die mithin auch (zu Millionen!) in protoplanetaren Scheiben schon vorhanden sein müssten und bei der Planetenbildung eine gewichtige Rolle spielen könnten. Abgesehen von den ersten Scheiben natürlich, die ja als Quellen gebraucht werden, um die Brocken in Massen (wie Löwenzahn, wie es poetisch in dem Paper heißt) in den Raum zu schleudern. Und Eubanks sieht, zur Sonnensegel-artigen Spekulation zurückkehrend, die Möglichkeit, dass derartige Objekte im ISM den fünf großen galaktischen Strömungen per Reibung eingefangen würden: Dann hätten wir einen Hinweis, aus welchen Richtungen mehr als als anderen Richtung Sonnensystem unterwegs sind und systematischer suchen. Auch ein seltsames Paper von Siraj & Loeb zur Gestalt ʻOumuamuas und Artikel von gestern, dem 1. April, 24., 20., 12. und 7. März, 27. und 4. Februar, 26., 25., 17., 16., 15. (mehr), 10. und 7. Januar 2019 und 19. Dezember 2018.

Eine Antwort to “Wie die zwei Schweife von Gault funktionieren”

  1. Allgemeines Live-Blog ab dem 15. April 2019 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] Dieser Staub wurde um den 10. Februar frei gesetzt, mit deutlich geringerer Rate als bei den ersten beiden Ausbrüchen. Auch ein nettes Video einer Feuerkugel über Brasilien am 12. April, der Sonnenfleck heute hier, […]

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