Eine Illustration zeigt das James-Webb-Weltraumteleskop bei der Untersuchung von Mors Somnus (Bildnachweis: Angela Ramirez, UCF)
Das James Webb Weltraumteleskop untersucht zwei eisige Asteroiden am Rande des Sonnensystems und hilft den Wissenschaftlern, die Entwicklung eines Eisriesen zu verstehen: Neptun. Diese Erkenntnisse könnten auch Aufschluss darüber geben, wie die Erde im Altertum mit Wasser gesättigt wurde, der Zutat, die schließlich zur Entstehung von Leben führte.
Kürzlich wurde entdeckt, dass das binäre Asteroidensystem Mors-Somnus aus einem eisigen Band von Objekten stammt, die den so genannten „Kuiper-Gürtel“ bilden. Diese Region befindet sich jenseits der Umlaufbahn von Neptun, dem achten und am weitesten von der Sonne entfernten Planeten. Mors-Somnus kann daher als Stellvertreter für die Untersuchung der dynamischen Geschichte von Neptun und anderen eisigen Körpern im Kuipergürtel, die auch als transneptunische Objekte (TNOs) bezeichnet werden, verwendet werden.
Einige größere TNOs wurden bereits im Detail untersucht, aber diese Forschung, die vom James Webb Space Telescope’s Surface Compositions of Trans-Neptunian Objects (Disco-TNOs) Programm durchgeführt wurde, stellt das erste Mal dar, dass die Oberflächenzusammensetzung von zwei Teilen eines kleinen, binären Paares von TNOs untersucht wurde. Es ist daher auch das erste Mal, dass ihre chemische Zusammensetzung offengelegt wurde.
„Wir untersuchen, wie die tatsächliche Chemie und Physik der TNOs die Verteilung von Molekülen auf der Basis von Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in der Wolke widerspiegelt, aus der die Planeten, ihre Monde und die kleinen Körper entstanden sind“, sagte Ana Carolina de Souza Feliciano, Forschungsleiterin und Wissenschaftlerin des Disco-TNOs-Programms am Florida Space Institute, in einer Erklärung. „Diese Moleküle waren auch der Ursprung des Lebens und des Wassers auf der Erde.“
Doppelsterne wie Mors-Somnus sind seltene Funde außerhalb des Kuipergürtels. Das liegt daran, dass die Gravitationsbindung zwischen solchen weit voneinander entfernten Doppelsternen gestört ist, wenn sie nicht durch andere Eiskörper und Fragmente innerhalb des Gürtels geschützt sind. Dies deutet für das Team darauf hin, dass der Prozess, durch den Mors-Somnus zu seiner heutigen Position außerhalb des Kuipergürtels transportiert wurde, relativ langsam verlaufen sein muss.
De Souza Feliciano und Kollegen verglichen mit dem JWST die Oberfläche von Mors-Somnus mit den Oberflächen von sechs anderen ungestörten oder „kalten, klassischen“ TNOs und stellten fest, dass sie viele Gemeinsamkeiten aufweisen. Dabei stellte sich heraus, dass diese kalten, klassischen Körper sowie die Asteroiden Mors und Somnus alle in einer Entfernung von etwa 2,7 Milliarden Meilen in derselben Region des Kuipergürtels entstanden sind. Es wird angenommen, dass sich in dieser Region auch andere TNOs gebildet haben.
Die Tatsache, dass diese Körper gegenüber ihrer ursprünglichen Position im Kuipergürtel gestört erscheinen, bedeutet außerdem, dass die Wissenschaftler sie mit ungestörten kalten klassischen TNOs vergleichen und vielleicht herausfinden können, wie Neptun gewandert ist, um seine aktuelle Umlaufbahn zu erreichen.
Eine Illustration des Kuipergürtels und einiger Raumfahrzeuge, die ihn beobachten (Bildnachweis: NASA/JHUAPL/SwRI)
Dies sind genau die Art von Ergebnissen, auf die die Forscher gehofft hatten, als die Disco-TNOs-Daten von fast 60 TNOs Ende 2022 vom JWST geliefert wurden. „Als wir begannen, die Spektren von Mors und Somnus zu analysieren, trafen immer mehr Daten ein, und die Verbindung zwischen den dynamischen Gruppen und dem Zusammensetzungsverhalten war natürlich“, sagte de Souza Feliciano.
Das Disco-TNOs-Programm wurde von Noemí Pinilla-Alonso, Co-Leiterin der Forschung und Wissenschaftlerin am Florida Space Institute, konzipiert. Sie glaubt, dass das JWST dank seiner beispiellosen spektralen Beobachtungsmöglichkeiten noch mehr Informationen über Objekte im Kuipergürtel und sogar jenseits des Neptun liefern wird.
„Zum ersten Mal können wir nicht nur Bilder von Systemen mit mehreren Komponenten auflösen, sondern auch ihre Zusammensetzung mit einem Detailgrad untersuchen, den nur das JWST bieten kann“, sagte Pinilla-Alonso. „Wir können nun den Entstehungsprozess dieser Doppelsterne wie nie zuvor untersuchen.“
Obwohl das JWST für die Beobachtung von Objekten wie Galaxien und Quasaren im frühen Universum und damit Milliarden von Lichtjahren von der Erde entfernt konzipiert wurde, unterstreicht diese Forschung nach Ansicht von de Souza Feliciano, dass das JWST ein echter Wegbereiter ist.
„Vor JWST gab es kein Instrument, das in der Lage war, Informationen von diesen Objekten in diesem Wellenlängenbereich zu erhalten“, sagte sie. „Ich freue mich, dass ich an der Ära, die das JWST eingeleitet hat, teilnehmen kann.“
Die Forschungsergebnisse des Teams wurden am 9. Januar in der Zeitschrift Astronomy & Astrophysics veröffentlicht.
