Eine künstlerische Darstellung von 29P/Schwassmann-Wachmann 1 als Kontakt-Binär, der Gasstrahlen ausspuckt (Bildnachweis: NASA/ESA/CSA/Leah Hustak (STScI))
Mit dem James Webb Space Telescope (JWST) haben Wissenschaftler beobachtet, wie aus einem fernen, kometenähnlichen Objekt, das als Zentaur bezeichnet wird, Ströme von Urgas aus der Geburtsstunde des Sonnensystems ausströmten.
Die Beobachtungen liefern Hinweise darauf, wie dieser Zentaur und andere entstanden sind, woraus sie bestehen und wie sie sich schließlich in vollwertige Kometen verwandeln, so das Forscherteam in einer in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie.
Zentauren befanden sich einst im gefrorenen Kuiper-Gürtel jenseits der Umlaufbahn des Neptun. Durch das Gravitationsspiel mit Neptun oder sogar gelegentlich durch eine nahe Begegnung mit einem Stern werden einige von ihnen jedoch weiter nach innen geschoben, wo sie die Sonne zwischen Jupiter und Neptun umkreisen. Dort geraten die Zentauren unter den Einfluss von Jupiters Umlaufbahn, die einige von ihnen noch näher an die Sonne heranziehen kann, so dass sie zu kurzperiodischen Kometen werden, die unseren Stern in weniger als 200 Jahren umkreisen.
Über 500 Zentauren wurden bereits entdeckt, aber Astronomen schätzen, dass es bis zu 10 Millionen davon geben könnte.
„Zentauren können als Überbleibsel der Entstehung unseres Planetensystems betrachtet werden“, sagte Sara Faggi, eine Postdoktorandin am Goddard Space Flight Center der NASA, die die Forschung leitete, in einer Erklärung. „Da sie bei sehr kalten Temperaturen gelagert werden, bewahren sie Informationen über flüchtige Stoffe [Gase mit niedrigem Siedepunkt, wie z. B. Wasser] in den sehr frühen Stadien des Sonnensystems.“
Einer der auffälligsten Zentauren ist 29P/Schwassmann-Wachmann 1, der alle sechs bis acht Wochen Ausbrüche erlebt. Frühere Beobachtungen im Radiowellenbereich hatten einen Strahl aus Kohlenmonoxidgas gezeigt, der ungefähr auf die Sonne gerichtet war, aber der Nahinfrarotspektrograph (NIRSpec) des JWST zeigte viel, viel mehr.
NIRSpec hat einen zweiten Kohlenmonoxid (CO)-Jet entdeckt, der von 29P ausgeht und nach Norden (in Bezug auf die Ebene des Sonnensystems) gerichtet ist. Außerdem entdeckte es zwei noch nie zuvor gesehene Kohlendioxid (CO2)-Jets, die nach Norden und Süden gerichtet sind.
Wodurch die Ausgasung ausgelöst wird, ist ungewiss. Auf normalen Kometen bilden sich Gasfontänen, wenn sich das Wassereis in der Sonnenhitze erwärmt, verdampft und die Oberfläche durchbricht, um den Schweif des Kometen zu bilden, und diese Gase mit sich führt. JWST fand jedoch keine Hinweise auf Wasserdampf in den Jets. Dies war für die Forscher nicht überraschend, da 29P zu weit von der Sonne entfernt ist, als dass Wassereis sublimieren könnte. Stattdessen bleibt er gefroren. Was ist also die Ursache für die Ausgasung?
Faggis Team kann diese Frage noch nicht beantworten, aber die Details der Jets lassen den bemerkenswerten Schluss zu, dass es sich bei 29P nicht um ein einzelnes Objekt handelt, sondern um mehrere Objekte, die aneinander hängen geblieben sind. Solche Objekte werden „Kontaktdoppelsterne“ genannt, und Astronomen finden immer mehr davon. So war beispielsweise der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko, der von der Rosetta-Mission der Europäischen Weltraumorganisation besucht wurde, ein Kontaktbinär, ebenso wie Arrokoth, das ferne Kuiper-Gürtel-Objekt, das von der Raumsonde New Horizons am Neujahrstag 2019 entdeckt wurde.
Centaur 29P ist selbst für JWST zu weit entfernt, um seinen Kern aufzulösen. Die 3D-Computermodellierung der Entstehungsorte der Ausgasungsjets deutet jedoch darauf hin, dass sie sich an unterschiedlichen Orten befinden und dass verschiedene Teile von 29P aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
„Die Tatsache, dass Zentaur 29P solch dramatische Unterschiede in der Häufigkeit von CO und CO2 auf seiner Oberfläche aufweist, deutet darauf hin, dass 29P aus mehreren Teilen bestehen könnte“, sagte Geronimo Villanueva, stellvertretender Direktor der Abteilung für Sonnensystemforschung am Goddard Space Flight Center der NASA und Mitglied des Forschungsteams, in der Erklärung. „Vielleicht sind zwei Teile zusammengewachsen und haben diesen Zentauren gebildet, der eine Mischung aus sehr unterschiedlichen Körpern ist, die verschiedene Entstehungswege durchlaufen haben. Dies stellt unsere Vorstellungen darüber in Frage, wie ursprüngliche Objekte entstehen und im Kuipergürtel gelagert werden.“
Asteroiden, Kometen, Kuiper-Gürtel-Objekte und Zentauren sind allesamt Überbleibsel der Entstehung des Sonnensystems, und die meisten von ihnen sind seit 4,5 Milliarden Jahren unberührt geblieben. Die meisten von ihnen sind seit 4,5 Milliarden Jahren unberührt. Daher stammen alle Materialien, die wir bei ihnen ausgasen sehen, aus der Zeit der Geburt unseres Sonnensystems und könnten zu unserem Verständnis der Entstehung des Sonnensystems beitragen.
Der nächste Schritt besteht darin, 29P mit JWST länger zu beobachten, um zu sehen, ob die Jets ihre Richtung ändern – vielleicht schalten sich die Jets aus, wenn 29P rotiert, oder neue Jets schalten sich ein.
