NEOs: Einschläge, Ursprung und stabile Bahnen

Dieses Projekt befasst sich mit Asteroiden - Gesteinskörper mit Durchmessern von 1000 km bis 10 m und kleiner, sowie mit Kometen - aktive Asteroiden welche einen Gas- und Staubschweif produzieren. Diese kleinen Körper sind Überreste der Planetenentstehung, welche durch Zusammenstöße vor etwa 4 Mrd. Jahren stattgefunden hat. Das Ziel dieses Projekts wird es sein folgende Frage zu beantworten: Welche Rolle spielten die kleinen Körper in der jüngeren Entwicklung (etwa die letzten paar Milliarden Jahre) der Planeten und Monde in unserem Sonnensystem?. Der Zugang zur Klärung dieser Frage soll über ein besseres Verständnis der momentanen Eigenschaften der kleinen Körper (Asteroiden, Kometen und deren Fragmente und Meteoriden) in unserem Sonnensystem erfolgen. Im speziellen werden wir uns dabei auf die Near-Earth-Objects (NEOs) konzentrieren, die sich in der Nähe der Erde befinden. Hauptsächlich sind NEOs Objekte, die sich ursprünglich im Hauptgürtel der Asteroiden (zwischen Mars und Jupiter) befunden haben und von dort hinaus gestreut wurden also ihre Bahn verlassen (nahe Begegnungen bzw. Kollisionen). Durch ihre Nähe zu der Erde können diese Asteroiden relativ leicht untersucht werden dadurch konnte bereits vieles über den Hauptgürtel gelernt werden. Unsere Untersuchung wird in die folgenden drei Punkte unterteilt: 1. Asteroideneinschläge auf terrestrische Planeten und Herkunft dieser Asteroiden (Dynamische Studie und Beobachtungen) 2. Transport von Meteoriten zur Erde von Mars, seinen moonlets und den Jupiter Monden. 3. Mögliche Kollisionen von Trojanern und moonlets des Sonnensystems mit terrestrischen Planeten Im Detail beschäftigt sicht der erste Punkt von oben mit Einschlägen auf terrestrische Planeten, sowie mit der Evolution der Asteroiden aus verschiedenen Regionen des Sonnensystems, die möglicherweise auf terrestrischen Planeten einschlagen könnten. Außerdem werden die Dimensionen der Krater, sowie die auftretende Energie bei den Einschlägen untersucht. Die Asteroiden werden dann mittels Photometrie beobachtet um Informationen über den Yarkovsky und den YORP Effekt zu erhalten, welche die Bahn von kleinen Asteroiden beeinflussen können. Im zweiten Punkt beschäftigen wir uns mit Meteoren auf der Erde, die mittels CAMO (the Canadian Automated Meteor Observatory) am CPSX (Centre for Planetary Science and Exploration) beobachtet werden können. Im speziellen wird die Herkunft der Meteore von Mars, dem Mond, den Jupiter Monden oder anderen Planeten untersucht. Der letzte Punkt beschäftigt sich mit coorbitalen Körpern, wobei sowohl die instabilen (mögliche zukünftige Einschläge auf terrestrischen Planeten) als auch die Langzeit stabilen, welche Informationen über die Bedingungen zur Zeit der Planetenentstehung liefern können untersucht werden sollen.

Dieses Projekt zielte auf die Erforschung von erdnahen Objekten (NEOs) ab, also Kometen und Asteroiden welche auf ihren Umlaufbahnen die Region der terrestrischen Planeten kreuzen und daher nahe Begegnungen sowie Kollisionen (Impakte) mit ihnen haben können. Das Hauptziel war die Herkunft dieser Objekte als potenzielle Impaktoren von Erde, Mars und Venus zu bestimmen und zu verstehen. Ihre Bahnen wurden im Detail studiert, und zusätzlich wurden auch die Arten der Bahn untersucht. Einige von ihnen können ko-orbitale Objekte bzw. Quasi-Satelliten der Planeten werden, oder auf Trojaner bzw. Hufeisenbahnen gelangen. Alle diese Klassen teilen sich ihre Bahn mit einem terrestrischen Planeten. Ein anderes Unterthema war die physikalische Charakterisierung einiger solcher Objekte, welche mittels photometrischer Beobachtungen untersucht wurden, bzw. im Falle von Impakten die möglichen Krater durch Computermodelle berechnet (nach Art und Größe).Hinsichtlich Einschläge wurden basaltische Asteroiden (sogenannte V-Typen), also Asteroiden welche als Bruchstücke von 4 Vesta gelten (des zweitgrößten Asteroiden im Hauptgürtel, welcher aus ca. 1 Million Objekten zwischen Mars und Jupiter besteht), als mögliche Quelle von Impakten identifiziert. Solche Objekte können katastrophale Kollisionen verursachen, da sie auf Grund ihrer Größe Krater mit bis zu 33 km Durchmesser auf der Erde (und bis zu 75 km bei Mars) bilden, sie kollidieren im Mittel alle ~12 Millionen Jahre mit unserem Planeten (basierend auf der heute bekannten Verteilung von V-Typen). Eine weitere Gruppe von Asteroiden und Kometen sind die Zentrauren zwischen Jupiter und Neptun. Auch diese Objekte gelangen unter Umständen in das innere Sonnensystem und können im Hauptgürtel Instabilitäten verursachen, indem sie von dort weitere Objekte hinauswerfen. Das geschieht besonders bei großen Zentauren mit Massen im Bereich einer Ceres Masse. Solche Ereignisse finden unregelmäßig zumindest seit der Zeit vor 3,8 Mrd. Jahren statt, also auch in den vergangenen 2 Mrd. Jahren. Basierend auf diesen Erkenntnissen berichtete Dr. Galiazzo bei mehreren Konferenzen von der Impaktwahrscheinlichkeit von Zentauren. In einer ersten Publikation wurde dargestellt, dass Zentauren mehrfache nahe Begegnungen mit terrestrischen Planeten haben können. Als Konsequenz daraus sind auch Kollisionen mit diesen Planeten möglich (diese neuen Ergebnisse werden kurz nach Projektende in einer weiteren Publikation eingereicht).Für bestimmte Bereiche des Sonnensystems, aus denen potenzielle Impaktoren stammen können, wurden physikalische Eigenschaften wie die Farbindizes von Asteroiden und Kometen (insbesondere Komet ISON, welcher eine nahe Begegnung mit Mars hatte) untersucht. Farbindizes erlauben Rückschlüsse auf die Oberflächeneigenschaften dieser Objekte. Die Beobachtungen wurden vor allem mit dem 1.5 m Spiegel des FIGL Observatoriums gewonnen, zusätzlich wurden aber auch Teleskope in Chile und China benutzt, dank persönlicher Kollaborationen von Dr. Galiazzo.Beobachtet wurden speziell mehrere V-Typ Asteroiden, die Tina Asteroidenfamilie (eine Gruppe von Asteroiden im Hauptgürtel), einige Zentauren, zusätzlich 2 Trans-Neptun-Objekte (Asteroiden jenseits der Bahn von Neptun), sowie viele weitere Einzelobjekte in mehreren Regionen des Hauptgürtels. Diese Untersuchungen sind wichtig um die Eigenschaften der Ursprungskörper zu bestimmen, welche irgendwann in der Form von Meteoriten etwa auf der Erde landen könnten.Eine wichtige Untersuchung betraf auch Auswurfmaterial nach Einschlägen auf den beiden Marsmonden Phobos und Deimos. Es konnte gezeigt werden, dass solches Auswurfmaterial bis zur Erde gelangen kann und die Möglichkeit besteht, dass einige Meteoriten auf der Erde von Phobos und Deimos stammen könnten.Als ein Nebenthema wurde auch die Herkunft von Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko untersucht, des ersten Kometen auf dem ein Raumfahrzeug erfolgreich landen konnte.Das neu erworbene Wissen von Dr. Galiazzo wurde durch Vorlesungen am Institut für Astrophysik der Universität Wien mit den dortigen Studenten geteilt, ebenso in mehreren öffentlichen Vorträgen, und durch die von Herrn Galiazzo organisierte Veranstaltung Asteroidentag am gleichen Institut, vorgestellt.Abschließend müssen noch einige angefangene Arbeiten im Rahmen des Projekts fertig gestellt werden, jedoch bieten sich hier weitergehende Untersuchungen an, weil das Thema aktuell an mehreren Universitäten und Forschungseinrichtungen weltweit im Fokus steht. Diese Arbeit wird eine Inspiration für zukünftige Projekte sein, wie auch zahlreiche Zitate zeigen.