Asteroid als Begleiter der Erde entlarvt

Astronomen haben einen Asteroiden entdeckt, der die Erde seit mindestens 250.000 Jahren auf ihrer Bahn begleitet. Die Gefahr einer Kollision besteht jedoch nicht, weil Asteroid 2010 SO16 zu den seltenen Objekten mit einem „Hufeisen“-Orbit gehört, einer Umlaufbahn, in der die Schwerkraft der Erde quasi „abstoßend“ wirkt. Woher der rund 200 bis 400 Meter große Gesteinsbrocken stammt, ist noch unklar.

Die Erde ist nicht allein auf ihrer Bahn um die Sonne. Immer wieder kreuzen auch Asteroiden ihre Spur. Die meisten dieser erdnahen Asteroiden (NEA) stammen ursprünglich aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und wurden durch Kollisionen oder andere Störfaktoren daraus umgelenkt. Sie bewegen sich nun in exzentrischen, elliptischen Orbits durch das innere Sonnensystem, die sie nur sporadisch die Erdbahn kreuzen lässt.

Erstaunlich erdähnlicher Kreisorbit

Im Jahr 2010 jedoch entdeckten Astronomen mit Hilfe des WISE Infrarot-Weltraumobservatoriums einen neuen Asteroiden, 2010 SO16, der von diesem üblichen Schema abwich: „Seine durchschnittliche Entfernung zur Sonne ist identisch mit der der Erde“, erklärt Apostolos Christou vom Armagh Observatory in Nordirland, der jetzt gemeinsam mit seinem Kollegen David Asher diesen Asteroiden genauer untersucht hat. „Aber was mich schon damals wirklich beeindruckt hat ist, wie ähnlich sein Orbit dem der Erde ist.“ Der Asteroid umrundet die Sonne ebenfalls auf einer annähernd kreisförmigen Bahn, folgt der Erde quasi auf ihrem Weg.

Die Astronomen wollten vor allem herausfinden, seit wann der Asteroid 2010 SO16 bereits in diesem ungewöhnlichen Orbit kreist und wie stabil letzterer ist. Als ersten Schritt mussten sie dafür erst einmal klären, wie groß die Unsicherheit bei der bisherigen Orbit-Bestimmung des Objekts war. „Die genaue Position eines neu entdeckten Asteroiden nicht zu kennen ist nichts Ungewöhnliches“, erklärt Asher. „Der einzige Weg diese Unsicherheiten auszuräumen ist die kontinuierliche Verfolgung seiner Bahn so lange wie möglich, normalerweise über Monate oder Jahre.”

Virtuelle Klone enthüllen Hufeisen-Phänomen

Die beiden Forscher kamen jedoch noch auf eine andere Lösung: Sie erzeugten virtuelle Klone dieses vermutlich rund 200 bis 400 Meter großen Asteroiden. Einen für jeden Orbit, den er einnehmen könnte. Dann simulierten sie in einem Computermodell, wie sich diese Umlaufbahnen unter der Schwerkrafteinwirkung von Sonne und Erde im Laufe der letzten und der nächsten zwei Millionen Jahre entwickeln wird.

Schema eines Hufeisen-Orbits: Der Asteroid kreist innerhalb der Erdbahn und ist dadurch etwas schneller als die Erde. Beim Einholen wird er auf einen äußere Bahn gedrängt und verlangsamt dadurch seinen Flug, als Folge fällt er zurück. © NASA/ gemeinfrei

Das Ergebnis: Bei allen berechneten Umlaufbahnen blieben die Klone in einem so genannten „Hufeisen“-Status, eine Umlaufbahn, in der sie von der Erde betrachtet eine Art Hufeisen am Himmel zu beschreiben scheinen: Erst nähern sie sich der Erde an, dann entfernen sie sich wieder um dann von der anderen Seite wieder aufzutauchen und wieder zu entweichen. Dieser Effekt rührt daher, dass der Asteroid 2010 SO16 die Sonne parallel zur Erde, aber leicht räumlich nach innen oder außen versetzt umkreist.

Begegnung alle 175 Jahre, aber keine Kollision

Immer, wenn 2010 SO16 der Erde nahe kommt, beispielsweise sie auf einer innen liegenden Bahn zu überholen droht, sorgt die Erdschwerkraft dafür, dass er leicht aus seiner Bahn geschoben und nach innen oder außen abgelenkt wird. Da aber die Entfernung von der Sonne auch die Bahngeschwindigkeit eines Objekts beeinflusst, verändert sie sich. Wird der Asteroid nach außen abgedrängt, verlangsamt sich sein Flug. Gegenüber der Erde fällt er in seiner Bahn zurück, für einen irdischen Betrachter scheint sich wieder von ihr zu entfernen. Rund 175 Jahre später hat die Erde ihrerseits den Asteroid 2010 SO16 fast eingeholt, beschleunigt ihn aber, bevor er ihr zu nahe kommt.

Durch diese Hufeisen-„Schaukel“ findet eine Kollision oder ein Überholvorgang niemals statt. „Dieser Asteroid ist quasi terraphob”, erklärt Christou. „Er hält sich von der Erde fern. So stark, dass er vermutlich seit mehreren hunderttausend Jahren in diesem Orbit kreist und unserem Planeten dabei nie näher als rund 50 Mond-Durchmesser gekommen ist.“ Im Moment verfolgt er die Erde auf ihrem Orbit, wird aber schon bald durch ihre Schwerkraft gebremst und damit wieder zurückfallen.

Ursprung unklar

Wie der Asteroid in seinen jetzigen Orbit gelangte und woher er ursprünglich stammt, ist nach wie vor unklar. Er könnte wie die meisten Asteroiden aus dem Gürtel zwischen Mars und Jupiter kommen. Für noch wahrscheinlicher aber halten die Forscher die Möglichkeit, dass er sich irgendwann vom Mond löste und von dort aus in seine Umlaufbahn geriet. Oder aber 2010 SO16 ist ein echtes Relikt der Urzeit und stammt aus einer bisher nur theoretisch postulierten Population von Objekten, die die Erde jeweils 60° vor und hinter ihr auf ihrem Orbit begleiten.

Um diese Frage zu klären, sind allerdings noch weitere Beobachtungen nötig. „Farbe als Messgrad für die Reflektivität eines Asteroiden im elektromagnetischen Spektrum, kann eine Menge über seinen Ursprung verraten“, so Asher. „Mit dieser Information könnten wir mögliche Ursprungsszenarien mit harten Daten austesten.“ (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2011 in press; arXiv:1104.0036v1)

(Royal Astronomical Society (RAS), 11.04.2011 – NPO)