Asteroiden - Astronomie.

Asteroiden - Astronomie. 1 EINLEITUNG Asteroiden (Planetoiden), planetenähnliche Himmelskörper von meist unregelmäßiger Gestalt, die im Sonnensystem u. a. im Asteroidengürtel zwischen den Bahnen der Planeten Mars und Jupiter und im Kuiper-Ring jenseits der Bahn des Neptuns vorkommen oder als Trojaner einige Planeten begleiten. Asteroiden umkreisen auf leicht bis stark elliptischen Umlaufbahnen die Sonne, die meisten gegen den Uhrzeigersinn (rechtläufig). Der allgemein gebräuchliche Name Asteroid ist vom griechischen Wort aster für Stern abgeleitet und bedeutet Sternähnlicher. In der Astronomie wird auch der Begriff Planetoid (Planetenähnlicher) verwendet. Bislang hat man mehr als 300 000 Asteroiden im Sonnensystem entdeckt, jedoch wird ihre Anzahl auf weit über eine Million geschätzt. Asteroiden haben einen Durchmesser von einigen Metern bis zu 1 000 Kilometern, wobei Exemplare von weniger als zehn Metern auch zu den Meteoroiden gezählt werden. Vor allem Asteroiden mit einem Durchmesser von 1 000 Kilometern oder mehr gelten als mögliche Zwergplaneten (siehe Planet). In diese 2006 von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) neu geschaffene Klasse wurde der 1801 entdeckte Asteroid Ceres sowie das im Kuipergürtel gefundene Objekt Eris (wissenschaftlich 2003 UB313) aufgenommen; auch Pluto zählt seither zu den Zwergplaneten. Seit langem werden Asteroiden auch in anderen Sonnensystemen vermutet. So fand man im Doppelsternsystem HD98800B Anzeichen für einen Staubgürtel, der dem Asteroidengürtel unseres Sonnensystems sehr ähnelt; das Sternsystem ist etwa 150 Lichtjahre von der Erde entfernt. Die meisten auf der Erde gefundenen Meteoriten sind wahrscheinlich Bruchstücke von Asteroiden, mit Ausnahme weniger, die z. B. vom Mond oder vom Mars stammen. 2 NAMENSGEBUNG Den Namen eines Asteroiden bestimmt die IAU. Ist die Umlaufbahn eines Asteroiden genau bekannt, so erhält er eine in Klammern gesetzte Identifikationsnummer, die die Reihenfolge der Entdeckung wiedergibt, und nachgestellt einen Namen, den üblicherweise der Entdecker vorschlägt, etwa (243) Ida oder (2060) Chiron. Vor der endgültigen Namensgebung erhält der Asteroid eine vorläufige Bezeichnung. Sie besteht aus der Jahreszahl der Entdeckung, gefolgt von einem Buchstabenpaar und in den meisten Fällen noch einer Indexzahl. Der erste Buchstabe gibt den Halbmonat der Entdeckung wieder, also A für die erste Januarhälfte, B für die zweite Januarhälfte usw. (der Buchstabe I wird ausgelassen). Der zweite Buchstabe gibt die Reihenfolge der Entdeckung wieder, also A für den ersten in diesem Zeitabschnitt entdeckten Asteroiden, B für den zweiten, C für den dritten usw. Werden in einem Zeitabschnitt mehr als 25 Asteroiden entdeckt, so folgt dem Buchstabenpaar eine Indexzahl, die die Anzahl der Durchläufe durch das Alphabet angibt; die Indexzahl für den ersten Durchlauf (Indexzahl 0) wird weggelassen. Beispiele: 2006 AA ist der erste Asteroid, der in der ersten Januarhälfte 2006 entdeckt wurde. 2006 AA1 ist der 26. Asteroid (A1 = 1 + 1 × 25 = 26), den man im selben Zeitraum gefunden hat. Der Asteroid (20000) Varuna trägt die temporäre Bezeichnung 2000 WR106 und ist demnach der 2667. Asteroid (R106 = 17 + 106 × 25 = 2667), der in der zweiten Novemberhälfte des Jahres 2000 entdeckt wurde. 3 URSPRUNG DER ASTEROIDEN Über den Ursprung der Asteroiden gibt es mehrere Theorien. Die Annahme, sie seien Überreste eines Planeten, gilt als wenig wahrscheinlich. Ein heutiges Erklärungsmodell geht davon aus, dass sie aus mehreren Himmelskörpern hervorgingen, die sich zur gleichen Zeit wie die anderen Objekte des Sonnensystems gebildet haben. Diese Objekte entstanden vor allem in Bereichen um die Sonne, also dort, wo sich heute die meisten Asteroiden befinden. Vermutlich gab es ursprünglich nur einige Dutzend Asteroiden, die nach und nach durch Zusammenstöße zertrümmert wurden. 3.1 Asteroidengürtel und Asteroidenfamilien Alle Asteroiden des Asteroidengürtels haben Umlaufbahnen mit Bahnneigungen gegen die Hauptebene des Sonnensystems von weniger als 20 Grad und weisen kleine Exzentrizitäten unter 0,2 auf (unter Exzentrizität versteht man die Abweichung von der Kreisbahn; ein Kreis hätte die Exzentrizität 0, eine Ellipse kleiner als 1). Vor allem die Gravitationskraft der Planeten, insbesondere des Jupiters, ist für die Bahnverteilung der Asteroiden verantwortlich. Dort wo die Umlaufzeiten der Asteroiden in ganzzahligen Verhältnissen zur Umlaufzeit des Jupiters stehen, wird der Gravitationseffekt verstärkt, so dass es Stellen gibt, wo sich keine Asteroiden aufhalten (Kommensurabilitätslücken). Aus diesem Grund teilt sich der Asteroidengürtel in einen inneren, mittleren und äußeren Bereich. Im inneren Bereich befinden sich u. a. die Flora-Familie und Vesta-Gruppe, deren berühmter Vertreter Vesta ist. Im mittleren Bereich sind die Eunomia-Grupppe und die Gefion-Familie anzutreffen, zu der auch der Zwergplanet Ceres gehört. Im äußeren Bereich halten sich die Eos- und Koronis-Gruppe, zu der auch (243) Ida zählt. Auch außerhalb des Gürtels finden sich einige Asteroiden zu Gruppen oder Familien zusammen. Ihre Bahnen sind meist stark geneigt (mehr als 25 Grad) und weisen teils extreme Bahnelemente auf. Zu diesen Familien gehören z. B. die Hungaria-Gruppe und die Pallas-Familie; letztere stammen vom Asteroiden Pallas. Besondere Familien sind die Trojaner, die sich 60 Grad östlich und 60 Grad westlich auf der Umlaufbahn des Jupiters formieren - auch der Mars besitzt solche Trojaner (Mars-Trojaner). Die Asteroiden, die vor allem von Jupiter auf erdnahe Umlaufbahnen gezwungen werden, teilen sich in weitere Gruppen. Beispiele hierfür sind die Asteroiden des AmorTyps, zu denen Amor und Eros zählen, oder solche des Apollo-Typs mit Apollo und Hermes, von denen einige sogar in die Nähe der Umlaufbahn der Venus gelangen. Die erdnahen Asteroiden können die Umlaufbahn der Erde kreuzen; eine Kollision ist jedoch sehr unwahrscheinlich. So flog der Asteroid 2001 YB5 (Durchmesser circa 300 Kilometer) im Januar 2002 in einer Entfernung von 800 000 Kilometern und der Asteroid 2007 TU24 (Durchmesser circa 250 Meter) im Januar 2008 in einem Abstand von 550 000 Kilometern an der Erde vorbei. Die USA und andere Staaten haben Programme zur Beobachtung von erdnahen Asteroiden ins Leben gerufen. 3.2 Asteroiden des Kuiper-Rings Die Asteroiden des Kuiper-Rings werden, weil dieser Ring jenseits der Umlaufbahn von Neptun liegt, auch zu den Transneptunischen Objekten (TNO) gezählt. Hier wurden die bislang größten Asteroiden und Zwergplaneten entdeckt, darunter die Zwergplaneten Pluto und Eris. Die meisten Asteroiden des Kuiper-Rings bewegen sich auf stark exzentrischen Umlaufbahnen um die Sonne. 4 ZUSAMMENSETZUNG DER OBERFLÄCHE Asteroiden werden anhand der chemischen Zusammensetzung ihrer Oberfläche, die man z. B. spektroskopisch ermittelt, in verschiedene Typen eingeteilt. C-Typ (C für Kohlenstoff): Hierbei handelt es sich um kohlenstoffhaltige Asteroiden, zu denen etwa drei Viertel aller Asteroiden zählen. Die Oberflächen der C-TypAsteroiden sind sehr dunkel gefärbt, vermutlich aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts; sie bestehen wahrscheinlich aus dem gleichen Material wie eine Klasse von Steinmeteoriten, die kohligen Chondriten. Die C-Typ-Asteroiden kommen vor allem im äußeren Bereich des Asteroidengürtels sowie im Kuiper-Ring vor und gehören wahrscheinlich zu den ältesten Objekten des Sonnensystems. S-Typ (S für Silicat): Rund 15 Prozent aller Asteroiden gehören zum S-Typ, der vor allem im sonnennahen Bereich, z. B. im inneren Asteroidengürtel, anzutreffen ist. Die Oberfläche der S-Typ-Asteroiden ist deutlich heller als beim C-Typ und setzt sich vor allem aus Silicaten zusammen. Vermutlich bestehen sie aus dem gleichen Material wie die gewöhnlichen Chondriten, eine weitere Klasse von Steinmeteoriten. M-Typ (M für Metall): Etwa 5 Prozent aller Asteroiden zählen zum M-Typ und haben einen hohen Metallgehalt, vor allem Eisen und Nickel. Sie stammen vermutlich aus den Kernen ehemaliger, geschmolzener Planeten, deren Bestandteile sich entmischten und deren äußere Hüllen durch Zusammenstöße mit anderen Objekten abgesprengt wurden. Die Oberfläche der M-Typ-Asteroiden ist ähnlich hell wie die der S-Typ-Asteroiden, ihr Material ähnelt sehr dem der Eisenmeteoriten. E-Typ (E für das Mineral Enstatit): Weitere 5 Prozent der Asteroiden gehören zum E-Typ, der nach dem magnesiumhaltigen Mineral Enstatit benannt wurde. Enstatit, dessen Farbskala von farblos über grau bis zu grün und braun reicht, ist auf der Erde weit verbreitet und kommt auch in einer seltenen Gruppe von Steinmeteoriten vor. Die Oberfläche von E-Typ-Asteroiden ist meist sehr hell. Neben diesen vier Asteroiden-Typen gibt es noch weitere Typen, die sich u. a. in ihren spektroskopischen Eigenschaften (z. B. im UV-Bereich, besondere Spektrallinien) unterscheiden. Die Anzahl der Asteroiden dieser Typen (z. B. D-Typ, P-Typ) ist jedoch gering. 5 AUSGEWÄHLTE MISSIONEN Vor allem erdnahe Asteroiden sind für die unbemannte Raumfahrt relativ leicht zu erreichen und wurden daher mit Hilfe von Raumsonden erforscht. So übertrug die NASARaumsonde Galileo 1991 auf ihrem Weg zum Jupiter die ersten Nahaufnahmen des kleinen, asymmetrisch geformten Asteroiden (951) Gaspra mit seinen Kratern zur Erde. 1997 flog die amerikanische Raumsonde NEAR (Near-Earth-Asteroid-Rendezvous) im Abstand von knapp 1 200 Kilometern an dem schwarzen Asteroiden Mathilde vorbei. Die 1996 gestartete und später in NEAR-Shoemaker umbenannte Sonde flog weiter zum Eros, erforschte den Asteroiden mehrere Monate lang und landete 2001 schließlich auf ihm. Obwohl NEAR-Shoemaker keine Landevorrichtungen hatte, gelang das Unternehmen. Die Sonde sandte noch einige Tage nach der Landung Daten zur Erde und wurde dann abgeschaltet. Zur Untersuchung von Asteroidenmaterial startete im Mai 2003 die japanische Forschungssonde Hayabusa zum 1998 entdeckten Asteroiden Itokawa und erreichte den Asteroiden im Herbst 2005. Die Sonde sollte an verschiedenen Stellen Bodenproben entnehmen; ob sie diese Aufgabe erfüllen konnte, blieb aufgrund technischer Pannen und Kommunikationsstörungen jedoch unklar. Bearbeitet von: Maurice Wiederhold Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Alle Rechte vorbehalten.