Woher kommt das interstellare Objekt „Oumuamua“?

Künstlerische Darstellung des interstellaren Objekts Oumuamua

Es war ein außergewöhnliche Entdeckung: Ende 2017 konnten Astronomen erstmals einen interstellaren Himmelskörper beobachten, der unser Sonnensystem besucht. Doch woher kommt das auf den Namen „Oumuamua“ getaufte Objekt? Ein Forscherteam hat jetzt seine Bahn zu mehreren möglichen Heimatsternen zurückverfolgt.

Das Team von Astronomen unter der Leitung von Coryn Bailer-Jones vom Max-Planck-Institut für Astronomie nutzte dafür Daten des ESA-Astrometriesatelliten Gaia. Die Forscher fanden vier plausible Kandidaten für den Stern, an dem die Reise von Oumuamua vor Millionen Jahren begann. Frühere Studien hatten sich an ähnlichen Rekonstruktionen der Herkunft von Oumuamua versucht, aber keine plausiblen Kandidaten gefunden.

Früheren Studien fehlte wichtige Information

Diesen Studien fehlte eine entscheidende Information, die sich erst aus späteren Beobachtungen ergab: Oumuamua ähnelt einem Kometen. Das Objekt besteht zum Teil aus Eis, das bei ausreichender Erwärmung durch Sonnenlicht Gas produziert. Das ausströmende Gas wiederum beschleunigt Oumuamua ähnlich wie ein – sehr schwacher – Raketenantrieb.

Erst wenn Forscher diesen Effekt angemessen berücksichtigen, können sie die Bahn des Objekts zuverlässig zurückverfolgen. Als ersten Schritt müssen sie rekonstruieren, aus welcher Richtung und mit welcher Geschwindigkeit Oumuamua in unser Sonnensystem eingetreten ist. Eine entsprechend realistische Rekonstruktion war Ausgangspunkt der Studie von Bailer-Jones und seinen Kollegen.

Daten zu Millionen von Sternen verwendet

Um die Bahn von Oumuamua zurückzuverfolgen waren aber weitere Informationen nötig: Was ist mit den Sternen, denen es auf dem Weg begegnet ist? Wie hat ihre kombinierte Schwerkraft die Flugbahn des Objekts beeinflusst? Für diesen Teil ihrer Rekonstruktion nutzte Bailer-Jones Daten der ESA-Mission Gaia. Der Datensatz Gaia Data Release 2 (DR2) enthält präzise Informationen über Positionen, Bewegungen am Himmel und Parallaxe für 1,3 Milliarden Sterne. Darauf aufbauend, stellten die Forscher ihre Berechnungen an.

Bailer-Jones und seine Kollegen fanden vier Sterne, die als Kandidaten infrage kommen. Bei allen vieren handelt es sich um Zwergsterne. Der rötliche Zwergstern HIP 3757 kam Oumuamua vor etwas mehr als einer Million Jahren am nächsten. Oumuamuas Bahn verläuft innerhalb von knapp zwei Lichtjahren an diesem Stern vorbei. Angesichts der Unsicherheiten der Bahnbestimmung ist es möglich, dass Oumuamua aus dem betreffenden Planetensystem stammt. Die vergleichsweise große Relativgeschwindigkeit (rund 25 km/s) macht es aber unwahrscheinlich, dass HIP 3757 die Heimat ist. Denn die  Relativgeschwindigkeit von Oumuamua und seinem Heimatstern musste zum Zeitpunkt der „Trennung“ vergleichsweise gering sein – Objekte werden typischerweise nicht mit hoher Geschwindigkeit aus einem Planetensystem herauskatapultiert.

Riesenplanet spielt wohl entscheidende Rolle

Der nächste Kandidat ist HD 292249, ein der Sonne ähnlicher Stern. An ihm wäre Oumuamua vor 3,8 Millionen Jahren etwas weniger dicht vorbeigeflogen, allerdings mit geringerer Relativgeschwindigkeit (10 km/s). Die beiden weiteren Kandidaten liegen dort, wo sich Oumuamua der Bahnrekonstruktion nach vor 1,1 bzw. 6,3 Millionen Jahren befunden hätte – mit ähnlichen Relativgeschwindigkeiten und Minimaldistanzen. Diese letzten beiden Sterne finden sich zwar in einigen Durchmusterungen, bislang ist aber wenig über sie bekannt.

Damit haben die Forscher vier plausible Kandidaten gefunden. Der endgültige Nachweis über Oumuamuas Heimat steht aber noch aus. Um Oumuamua mit der beobachteten Geschwindigkeit auszustoßen, müsste das betreffende Planetensystem einen Riesenplaneten enthalten, der das Objekt in die Tiefen des Weltraums schleudern konnte. Allerdings sind die betreffenden Sterne noch nicht hinreichend erforscht – niemand weiß, welche Planeten sie umkreisen. Das könnte sich in Zukunft ändern.

Denn die Studie ist auch durch die Anzahl von Sternen mit Radialgeschwindigkeiten in der Gaia-Datenveröffentlichung 2 begrenzt. Gaias dritte Datenveröffentlichung DR3 ist für 2021 geplant. Sie die Radialgeschwindigkeiten für zehn Mal mehr Sterne enthalten. Das könnte zur Identifizierung weiterer Kandidaten führen. Die Suche nach Oumuamuas Zuhause wird also noch weitergehen.

Bild: Künstlerische Darstellung des interstellaren Objekts Oumuamua (ESO/M. Kornmesser)