Asteroidencrash rekonstruiert

Rosetta-Sonde hilft bei der Datierung von Asteroidenkollision.

Zwei Asteroiden sind in der ersten Februarhälfte 2009 jenseits der Umlaufbahn des Mars aufeinandergeprallt. Zu diesem Schluss kommen Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung. Die Forscher werteten Daten des Kamerasystems an Bord der europäischen Raumsonde Rosetta aus. Deren Blickwinkel sowie weitere Computersimulationen ermöglichten es, den Aufprall exakt zu rekonstruieren.

 Einige Millionen große und kleine Gesteinsbrocken bevölkern den Asteroidengürtel, die Region zwischen den Umlaufbahnen der Planeten Mars und Jupiter. Auf ihrem Weg um die Sonne kommt es vor, dass solche zusammenstoßen. Wegen der riesigen Ausmaße des Asteroidengürtels bleiben die meisten dieser Ereignisse unentdeckt. Größere Kollisionen, die sich vor Tausenden oder Millionen von Jahren ereigneten, verraten sich anhand diffuser Staubbänder im All. Ein anderer Hinweis sind Familien von Asteroiden mit ähnlichen Umlaufbahnen. Der Großteil des heutigen Wissens über derartige Zusammenstöße stammt aus "fossilen" Überbleibseln.

Im Januar 2010 waren Wissenschaftler auf den bereits getroffenen Asteroiden P/2010 A2 gestoßen. Wegen seines Aussehens hielten viele Forscher den Himmelskörper zunächst für einen Kometen. Erst genauere Beobachtungen in den folgenden Monaten deckten sein wahres Wesen auf – und lieferten eine Überraschung. "Das Objekt P/2010 A2 und ein nur wenige Meter großer Miniplanetoid sind sozusagen erst gestern ineinander gerast", sagt Colin Snodgrass vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau. Der Schweif aus Trümmerstücken lässt sich mithilfe großer Teleskope noch direkt beobachten.

Entscheidend für die Datierung sind vor allem die Form des Trümmerschweifs und dessen zeitliche Entwicklung. Da die Umlaufbahnen unseres Planeten und des Asteroiden nahezu in einer Ebene liegen, bilden alle Aufnahmen von der Erde aus lediglich eine Projektion des Schweifs ab. Dessen wirkliche Länge und Form lässt sich so nur schlecht erkennen. Diese Einschränkung betrifft auch das Weltraumteleskop Hubble, das in 575 Kilometern Höhe um die Erde kreist. Der Raumsonde Rosetta, die sich zum Beobachtungszeitpunkt im März 2010 weit jenseits der Umlaufbahn des Mars befand, bot sich ein anderer Blick: Denn die Umlaufbahnen des Asteroiden und der Sonde sind gegeneinander verkippt.

"Anhand der Aufnahmen der Raumsonde konnten wir die dreidimensionale Gestalt des Schweifs erkennen", erklärt Snodgrass. Die Form sei für einen Kometen, der kontinuierlich Material emittiert, untypisch und deute auf den Trümmerschweif nach einem Asteroidenaufprall hin. Zusammen mit weiteren erdgebundenen Aufnahmen boten die Bilder von Rosetta Max-Planck-Wissenschaftlern die Möglichkeit zu rekonstruieren, wie sich der Schweif entwickelt hatte.

Sie fütterten ihr Computerprogramm zunächst mit einer Anfangsvermutung über die Größe der Trümmerstücke, die derzeit sichtbar sind. In einem nächsten Schritt berechneten die Forscher, wie sich die Verteilung dieser Stücke zeitlich entwickeln müsste. "Durch Vergleich mit der tatsächlichen Entwicklung lässt sich die Annahme der Teilchengröße immer weiter verfeinern – bis der genaue Zeitverlauf rekonstruiert ist", sagt Jean-Baptiste Vincent vom Max-Planck-Institut, der die Simulationen durchführte.

Mit ihrer Methode konnten die Wissenschaftler den Zeitpunkt des Aufpralls auf zehn Tage um den 10. Februar 2009 eingrenzen. Für die Trümmerstücke ermittelten sie zudem eine Größe von mindestens einem Millimeter. Die Berechnungen liefern Erkenntnisse über die frühe Phase nach einer Asteroidenkollision.

Die ESA-Raumsonde Rosetta ist seit 2004 unterwegs zum Kometen Churyumov-Gerasimenko, den sie 2014 erreichen wird. Das wissenschaftliche Kamerasystem OSIRIS wurde am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung entwickelt und gebaut. "OSIRIS wurde entworfen, um aus der Nähe Aufnahmen von Kometen zu machen", ergänzt Holger Sierks, Leiter des OSIRIS-Teams. Da sich die Raumsonde jedoch Millionen von Kilometern vom Asteroiden P/2010 A2 befand, waren die Trümmerstücke nur als sehr, sehr schwacher Schweif gegen den Sternenhintergrund zu erkennen. Insgesamt mussten die Forscher vier Stunden lang Bilder aufnehmen und diese kombinieren.

Max Planck Institut für Sonnensystemforschung / KK