12.12.2018

Woher die Geminiden stammen

Asteroid Phaeton ist wahrscheinlich Quell­körper des Meteor­schauers.

Wer um den 14. Dezember in den klaren Abendhimmel blickt, kann Zeuge eines außer­gewöhn­lichen Natur­schau­spiels werden: den Geminiden. Über mehrere Tage hinweg lassen sich bei klarem Himmel zahl­reiche gelb-weiß leuch­tende Stern­schnuppen beob­achten. Der Ursprung des Meteor­schauers konnte bislang nicht zweifels­frei geklärt werden. Jetzt ent­wickelten Wissen­schaftler ein Modell, das die Geminiden als kosmische Spur des erdnahen Aste­roiden Phaeton erklärt. „Phaeton stand als Quell­körper immer mal wieder in der Diskus­sion, es fehlte aber noch eine über­zeu­gende Erklä­rung, wie dieser Asteroid einen Meteor­strom hervor­bringen kann“, sagt Tilman Spohn vom DLR-Institut für Planeten­forschung.

Abb.: Aufbau des Asteroiden Phaeton: Nach dem Modell der Wissen­schaftler...
Abb.: Aufbau des Asteroiden Phaeton: Nach dem Modell der Wissen­schaftler befindet sich Eis unter der Ober­fläche von Phaeton. Sonnen­energie erwärmt die Ober­fläche, das Eis ver­dampft und setzt Staub- und Gas­ströme frei. Durch Erosions­pro­zesse wird die Staub­schicht über der Eis­schicht mit der Zeit immer dicker und Phaetons Akti­vität ver­ringert sich. (Bild: DLR; CC-BY 3.0)

Die meisten Meteorschauer werden von Kometen hervorgebracht. Durch Sonnen­ein­strah­lung ver­dampft Eis und das Gas reißt Staub­teil­chen von der Ober­fläche mit sich. Wenn die Erde die Kometen­bahnen kreuzt, werden diese Staub­teil­chen, die in der Erd­atmo­sphäre ver­glühen, zu Stern­schnuppen. Die Umlauf­bahn der Geminiden um die Sonne beträgt nur 1,65 Jahre, zu kurz für einen Kometen. 1983 ent­deckten Astro­nomen Phaeton, einen der größten bekannten erd­bahn­kreu­zenden Aste­roiden. Nach neuesten Messungen beträgt sein Durch­messer 5,8 Kilo­meter. Am 16. Dezember 2017 passierte er die Erde zuletzt in nur zehn Milli­onen Kilo­metern Ent­fer­nung.

Phaeton gehört zur Gruppe der Apollo-Asteroiden und zieht auf einem stark ellip­tischen Orbit fast dieselbe Bahn um die Sonne wie die Geminiden. Aste­roiden bestehen im Gegen­satz zu Kometen in der Regel haupt­säch­lich aus festen Stoffen und lassen somit keine flüch­tigen Stoffe an ihrer Ober­fläche aus­gasen. Dennoch ist bei dem fast kugel­förmigen Phaeton in regel­mäßigen Abständen in seinem Perihel ein Staub­schweif zu beob­achten.

Spohn, Liang Liang Yu von der Macau University of Science and Techno­logy und Wing-Huen Ip von der National Central Univer­sity in Taiwan führen diese Beob­ach­tungen darauf zurück, dass es Eis unter der Ober­fläche von Phaeton gibt. Sobald sich der Asteroid in der Nähe der Sonne befindet, ver­dampft das Eis unter der Ober­fläche und erzeugt Gas­aus­brüche. Diese Gas­aus­brüche setzen auch größere Partikel mit frei: der Ursprung der Geminiden. Phaeton kommt der Sonne bei seinem Perihel­durch­gang mit nur 41 Milli­onen Kilo­meter Abstand so nahe wie kein anderer Asteroid. Aus diesem Grund erhielt er seinen Namen nach dem Sohn des Sonnen­gottes Helios der Antike. „Dass Phaeton heute noch Eis in seinem Inneren beher­bergt, erklären wir uns damit, dass er vor etwa sechs Milli­onen Jahren von dem Aste­roiden Pallas abge­spalten wurde“, erklärt Spohn. „Unsere Modell­rech­nungen zeigen, dass die Akti­vität in der Nähe des Süd­pols Phaetons konzen­triert sein sollte.“

Pallas hat einen Durchmesser von 546 Kilometern und befindet sich im Aste­roiden-Haupt­gürtel zwischen Mars und Jupiter. Er ist dort der zweit­größte Körper nach dem Aste­roiden Ceres. Nachdem Phaeton von Pallas abge­spalten wurde, ist er vor weniger als einer Million Jahren in seinem heutigen Orbit ange­kommen. Die Forscher gehen davon aus, dass das Eis in Phaetons Innerem heute unter einem über 15 Meter dicken Staub­mantel liegt. Diese Staub­schicht ver­hindert, dass eine Koma gebildet werden kann. Vor etwa tausend Jahren war die Staub­decke auf Phaeton wahr­schein­lich weniger als einen Meter dick und der Asteroid somit auch wesent­lich aktiver.

DLR / RK

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