Komet Borisov: Gefrorene Zeitkapsel verblüfft Astronomen
Die Entdeckung von Komet Borisov gleicht einem Sechser im Lotto. Jetzt haben Forscher einen Fund gemacht, der Blicke in weit entfernte Welten zulässt.
Ein Komet verliert Gase und Wasser, wenn er einem Stern näher kommt. So auch der interstellare Besucher Borisov: Dessen Koma lieferte Forschenden jetzt erstaunliche Hinweise.
Foto: Eso
Komet Borisov ist anders als alle anderen. Das war schon kurz nach seiner Entdeckung klar: Als der Hobby-Astronom Gennadi Borisov ihn im August 2019 durch sein selbstgebautes Teleskop erstmals sah, war die wissenschaftliche Sensation vorprogrammiert.
Denn Borisov ist erst der zweite interstellare Komet in unserem Sonnensystem, von dem wir wissen. Meist stammen Kometen aus der sogenannten Oortschen Wolke, einer Ansammlung astronomischer Objekte am Rande des Sonnensystems – so zumindest die Theorie, denn gesehen hat die Wolke bislang noch keiner.
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Doch der Komet Borisov kommt aus einer Gegend des Universums, die noch sehr viel unbekannter ist: Er stammt irgendwo aus den unendlichen Weiten der Milchstraße jenseits unseres Sonnensystems und kreuzte jüngst unsere Ecke des Alls. Inzwischen hat er unser Sonnensystem wieder verlassen, die Sonne hatte seine Bahn lediglich abgelenkt. Neben Oumuama ist Borisov der einzige je bewusst von Menschen beobachtete interstellare Komet.
Komet Borisov ist ungewöhnlich „frisch“
Der 500-Meter-Brocken Borisov sorgte jetzt für Verblüffung. Neue Beobachtungen eines internationalen Teams mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) zeigten, dass sich Borisov in einem wesentlich ursprünglicheren Zustand befindet als alle bekannten Kometen unseres Sonnensystems. Das heißt: Der Komet hat sich seit seiner Entstehung so gut wie gar nicht verändert und ist immer noch „frisch“. Das wiederum lässt Rückschlüsse auf die Entstehungsgeschichte derartiger Himmelskörper zu.
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Die Aufnahme des FORS2-Instrument am Very Large Telescope der ESO zeigt, wie Borisov Ende 2019 an der Sonne vorbeizog.
Foto: ESO/O. Hainaut
Generell sind Kometen in gewisser Weise Zeitkapseln. Sie sind Überreste aus der Urzeit ihrer jeweiligen Sonnensysteme. Weil sie lange Zeit weit entfernt von ihrem „Heimatstern“ in den Tiefen des Alls unterwegs sind, befinden sie sich wie in Schockstarre: Sie bestehen sie aus den Urzutaten eines Sternensystems, aus Gasen und Staub, die in der Kälte des Weltraums gefroren sind.
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Kometen geben Gase und Staub ab: Borisov stellt besondere Gelegenheit dar
Ihre ursprüngliche Beschaffenheit bewahren sie also sehr lange auf. Nähern sich Kometen auf ihrer Reise einem Stern, stoßen sie – angeregt durch die Strahlung – Gase und Staub aus.
„Die Ankunft von Borisov aus dem interstellaren Raum stellt die erste Gelegenheit dar, die Zusammensetzung eines Kometen aus einem anderen Planetensystem zu untersuchen“, sagt Ludmilla Kolokolova von der University of Maryland in den USA, die an der Untersuchung beteiligt war.
„So können wir überprüfen, ob sich das Material, das von diesem Kometen stammt, irgendwie von unserer heimischen Variation unterscheidet.“
Asteroid, Meteorid, Komet: Was sind die Unterschiede?
- Grundsätzlich unterscheiden sich die Himmelskörper in Größe, Zusammensetzung und ihrer Entfernung zur Sonne.
- Ein Asteroid besteht in der Regel aus festen Stoffen und enthält wenige bis keine flüchtigen Stoffe, weswegen er keinen Schweif aufweist
- Ein Komet besteht zu großen Teilen aus flüchtigen Stoffen wie etwa Wasser. Weil die Entfernung zur Sonne groß ist, sind die flüchtigen Stoffe gefroren. Nähern sich Kometen wärmeren Regionen, schmilzt das Eis und es entsteht der typische Kometen-Schweif.
- Meteoriten sind die kleinsten Objekte. Häufig entstehen sie aus den Teilchen eines Kometenschweifs oder sie entstehen beim Zusammenprall größerer Himmelskörper. Treten sie in die Erdathmosphäre ein, sind sie als Meteor oder Sternschnuppe wahrnehmbar.
Zeitweise verlor Borisov auf seiner Reise an der Sonne vorbei 30 Liter Wasser pro Sekunde. Damit könnte man eine handelsübliche Badewanne in zehn Sekunden bis zum Rand füllen. Der Erde näherte sich der Komet im Dezember 2019 auf etwa 300 Millionen Kilometer. Wissenschaftler hatten die Möglichkeit, die ausgestoßenen Gase und verlorenes Wasser in der Koma unter anderem mithilfe des Neil-Gehrels-Swift-Observatoriums, einem Forschungssatelliten der Nasa in 600 Kilometern über der Erdoberfläche, zu analysieren.
Borisov ist noch nie einem anderen Stern begegnet – bis jetzt
Stefano Bagnulo vom Armargh Observatory in Großbritannien und seine Kollegen berichteten jetzt im Fachblatt „Nature Communications“ über Messungen der Polarisation des von an der Gas- und Staubhülle – der sogenannten Koma – des Kometen reflektierten Lichts. „Die Polarisation ist stärker, als es für Kometen unseres Sonnensystems üblich ist“, so die Wissenschaftler. Daraus können Astronomen Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Staubpartikel in der Kometen-Koma ziehen.
Aufnahmen des Hubble-Teleskops zeigen den Kometen Borisov. Links ist eine entfernte Hintergrundgalaxie in der Nähe der Sichtlinie zu Borisov zu erkennen. Der Komet war etwa 327 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Rechts ist der Komet kurz nach dem Perihel zu sehen, also dem Zeitpunkt, wenn die Erde der Sonne am nächsten ist.
Foto: Nasa, Esa, D. Jewitt (UCLA) et al.
Eine starke Polarisation zeigt demnach, dass die Staubteilchen klein und fluffig, insgesamt also eher locker aufgebaut sind. Die Forschenden folgern daraus, dass Borisov außergewöhnlich „frisch“ ist, sich seit seiner Entstehung kaum durch äußere Einflüsse verändert hat. Wahrscheinlich war es für den Kometen das erste mal, dass er seit Verlassen seines Sternensystems ein anderes Sternensystem gekreuzt hat. Und auch in seinem Ursprungssystem ist der Komet vermutlich nie in die Nähe des Zentralsterns geraten.
Vergleiche mit Hale-Bopp lassen wichtige Rückschlüsse zu
Der einzig bekannte Komet mit ähnlich starker Polarisation ist Hale-Bopp. Auch bei ihm handelt es sich um einen sehr ursprünglichen Kometen, der 1997 vermutlich erst das zweite Mal durch das innere Sonnensystem zog und dort dem Einfluss der Sonnenstrahlung ausgesetzt war. Doch Borisov unterscheidet sich deutlich von Hale-Bopp. Dessen Polarisation war ungleichmäßig, während sie bei Borisov über die ganze Koma homogen ist. „Das deutet darauf hin, dass Borisov sogar noch ursprünglicher ist als Hale-Bopp“, so Bagnulo und seine Kollegen.
„Die Tatsache, dass die beiden Kometen bemerkenswert ähnlich sind, legt nahe, dass die Umgebung, in der 2I/Borisov entstanden ist, sich in ihrer Zusammensetzung nicht so sehr von der Umgebung im frühen Sonnensystem unterscheidet“, sagt Alberto Cellino, ein Mitautor der Studie, vom Astrophysikalischen Observatorium von Turin, Nationales Institut für Astrophysik (INAF), Italien.
Wie ein Sechser im Lotto: „Stellen Sie sich vor, wie viel Glück wir hatten“
Für die Astronomie ist das Auftauchen eines solchen Kometen – und erst recht die Entdeckung – wie ein Sechser im Lotto. „Stellen Sie sich vor, wie viel Glück wir hatten, dass ein Komet aus einem Lichtjahre entfernten System einfach zufällig an unserer Haustür vorbeikam“, sagt Bin Yang, Astronomin bei der ESO in Chile. Sie und ihr Team untersichten ebenfalls den Kometen Borisov bei seinem Flug durch unser Sonnensystem.
Wie Kometen zu ihren Namen kommen
Borisov ist beinahe nur der Spitzname des Kometen: Mit vollem Namen heißt er 2I/Borisov. Am 30. August 2019 hatte Amateurastronom Gennadi Wladimirowitsch Borissow (oder Borisov) den interstellaren Kometen von der Krim aus mit seinem selbst gebauten Teleskop entdeckt.
Das Minor Planet Center (MPC) in Harvard gab dem Objekt zunächst nach dem üblichen Schema einen Namen, der vom Entdecktungszeitraum geprägt ist (C steht für Comet): C/2019 Q4 . Nachdem klar war, dass der Komet aus dem Interstellaren Raum stammt, wurde er in 2I/Borisov umbenannt. Diese Nomenklatur, bei der der Buchstabe I vorkommt, ist neu und gibt es in der Form seit dem ersten entdeckten interstellaren Kometen 1I/’Oumuamua.
Das Team nutzte Daten des Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), an dem die ESO beteiligt ist, sowie des VLT der ESO, um die Staubkörner von 2I/Borisov zu untersuchen und Hinweise auf die Entstehung des Kometen und die Bedingungen in seinem weit entfernten Heimatsystem zu sammeln.
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Sie fanden heraus, dass die Koma kompakte Kieselsteine enthält. Die winzigen Körner haben Durchmesser von etwa einem Millimeter Größe. Außerdem entdeckten die Forschenden, dass sich die relativen Mengen an Kohlenmonoxid und Wasser im Kometen drastisch veränderten, als er sich der Sonne näherte. Das deutet darauf hin, dass der Komet aus Materialien besteht, die sich an verschiedenen Orten in seinem Planetensystem gebildet haben.
Ein Blick in weit entfernte fremde Welten
Die Materie der planetaren Heimat des Kometen könnte also von Regionen in der Nähe des Sterns bis hin zu weiter entfernten Gegenden vermischt worden sein, was wiederum spannende Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des fremden Sonnensystems und die dortigen Planeten zulässt.
Grund für die angenommene Vermischung der Materie könnte etwa die Existenz von Riesenplaneten sein, deren überaus starke Gravitation Material im System aufgewirbelt hat. Astronomen glauben, dass ein ähnlicher Prozess schon früh im Leben unseres Sonnensystems stattgefunden haben könnte.
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