Eine bahnbrechende Entdeckung: die kleinsten Asteroiden, die je im Asteroidengürtel beobachtet wurden

Es wird geschätzt, dass der Asteroid, der das Aussterben der Dinosaurier verursachte, einen Durchmesser von etwa 10 Kilometern hatte. Es wird erwartet, dass ein solch massiver Einschlag die Erde einmal in 100 Millionen bis 500 Millionen Jahren trifft.

ImGegensatz dazu können viel kleinere Asteroiden von der Größe eines Busses die Erde häufiger treffen, nämlich alle paar Jahre. Diese "dekametrischen" Asteroiden, die nur einen Durchmesser von einigen Dutzend Metern haben, entgehen eher dem Asteroidenhauptgürtel und wandern zu erdnahen Objekten.

Bei einem Einschlag können diese kleinen, aber mächtigen Weltraumgesteine Schockwellen in ganzen Regionen auslösen, wie es beim Einschlag 1908 in Tunguska in Sibirien und beim Asteroiden 2013 der Fall war, der am Himmel über Tscheljabinsk im Ural zerschellte. Die Möglichkeit, dekametrische Asteroiden aus dem Hauptgürtel zu beobachten, würde ein Fenster zur Herkunft von Meteoriten öffnen.

Eine neue Methode, um kleine Asteroiden aufzuspüren

Jetzt hat ein internationales Team unter der Leitung von Physikern des MIT einen Weg gefunden, Asteroiden mit kleinerem Durchmesser im Asteroidenhauptgürtel aufzuspüren, einem Trümmerfeld zwischen Mars und Jupiter, in dem Millionen von Asteroiden ihre Bahnen ziehen.

Bisher hatten die kleinsten Asteroiden, die die Wissenschaftler unterscheiden konnten, einen Durchmesser von etwa einem Kilometer. Dank des neuen Ansatzes des Teams, können die Wissenschaftler nun auch Asteroiden des Hauptgürtels mit einem Durchmesser von bis zu 10 Metern aufspüren.

In einem neuen Artikel berichten die Forscher, dass sie mit ihrem Ansatz mehr als 100 neue, einen Dezimeter große Asteroiden im Asteroidenhauptgürtel entdeckt haben . Diese Weltraumgesteine, die zwischen der Größe eines Busses und der von mehreren Stadien variieren, sind die kleinsten bisher entdeckten Asteroiden des Hauptgürtels.

Die Forscher planen, diesen Ansatz zu nutzen, um Asteroiden, die sich der Erde nähern könnten, zu identifizieren und zu lokalisieren.

Verfahren „Verschieben und Stapeln“

Julien de Wit, der auch Mitglied der Abteilung für Erd-, Atmosphären- und Planetenwissenschaften am MIT ist, und sein Team konzentrieren sich hauptsächlich auf die Suche und Untersuchung von Exoplaneten. Die Forscher sind Teil der Gruppe, die 2016 ein Planetensystem um TRAPPIST-1 entdeckte, einen Stern, der etwa 40 Lichtjahre von der Erde entfernt ist.

Mit Hilfe des kleinen Teleskops TRAPPIST (Transiting and Planetary Planets Small Telescope) in Chile bestätigte das Team, dass der Stern felsige Planeten von der Größe der Erde beherbergt, von denen sich mehrere in der habitablen Zone befinden.

Seitdem haben Wissenschaftler zahlreiche Teleskope, die auf verschiedene Wellenlängen fokussiert sind, auf das TRAPPIST-1-Systemgerichtet , um die Planeten besser zu charakterisieren und nach Anzeichen von Leben zu suchen.

Bei dieser Suche mussten die Astronomen zwischen dem "Rauschen" in den Bildern der Teleskope, wie Gas, Staub und planetaren Objekten zwischen Erde und Stern, wählen, um die Planeten von TRAPPIST-1 deutlicher zu entziffern. Häufig sind vorbeifliegende Asteroiden Teil des Rauschens, das sie aussortieren.

De Wit und Burdanov fragten sich, ob die gleichen Daten, die für die Suche nach Exoplaneten verwendet wurden , wiederverwendet und genutzt werden könnten, um Asteroiden aus unserem eigenen Sonnensystem aufzuspüren.

Dazu verwendeten sie "shift and stack", eine Bildverarbeitungstechnik, die in den 1990er Jahren zu entwickeln begann. Bei dieser Methode werden mehrere Bilder desselben Gesichtsfeldes verschoben und gestapelt, um zu sehen, ob ein schlecht sichtbares Objekt das Rauschen überstrahlen kann.

Die Anwendung dieser Methode auf die Suche nach unbekannten Asteroiden in Bildern, die ursprünglich auf ferne Sterne zentriert waren, würde große Computerressourcen erfordern, da eine große Anzahl von Szenarien für den Standort eines Asteroiden durchgespielt werden müsste. Die Forscher müssten dann Tausende von Bildern für jedes Szenario verschieben, um zu überprüfen, ob sich ein Asteroid tatsächlich an der vorgesehenen Stelle befindet.

Vor einigen Jahren entdeckten Burdanov, de Wit und die MIT-Absolventin Samantha Hasler, dass sie dies mithilfe modernster Grafikverarbeitungseinheiten, die riesige Mengen an Bilddaten mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten können, tun konnten.

Zunächst testeten sie ihren Ansatz mit Daten aus der SPECULOOS-Studie (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars) - einem System von erdgebundenen Teleskopen, das im Laufe der Zeit zahlreiche Bilder eines Sterns aufnimmt.

Diese Anstrengung sowie eine zweite Anwendung, die Daten eines Teleskops in der Antarktis verwendet , haben gezeigt, dass die Forscher tatsächlich eine große Anzahl neuer Asteroiden im Hauptgürtel aufspüren können.

James Webb und sein Beitrag zu dieser Forschung

Für die neue Studie suchten die Forscher nach anderen, kleineren Asteroiden und nutzten dazu die Daten des leistungsfähigsten Observatoriums der Welt, des James Webb Space Telescope (JWST) der NASA , das besonders empfindlich auf Infrarotstrahlung statt auf sichtbares Licht reagiert.

Es stellte sich heraus, dass die Asteroiden, die den Asteroidenhauptgürtel umkreisen, im infraroten Wellenlängenbereich viel heller sind als im sichtbaren Wellenlängenbereich, so dass sie mit den Infrarotfähigkeiten des JWST viel leichter zu erkennen sind.

Das Team wandte seinen Ansatz auf Bilder von TRAPPIST-1 an, die vom JWST aufgenommen wurden. Die Daten umfassen mehr als 10.000 Bilder des Sterns , die ursprünglich aufgenommen wurden, um nach Anzeichen von Atmosphären um die inneren Planeten des Systems zu suchen. Nach der Bearbeitung der Bilder konnten die Forscher acht bekannte Asteroiden im Hauptgürtel aufspüren.

Anschließend gingen sie noch weiter und entdeckten 138 neue Asteroiden um den Hauptgürtel, alle mit einem Durchmesser von einigen Dutzend Metern - die kleinsten bisher entdeckten Asteroiden des Hauptgürtels. Sie vermuten, dass einige der Asteroiden auf dem Weg sind, zu einem NEO zu werden , während ein anderer wahrscheinlich ein Trojaner ist, ein Asteroid, der dem Jupiter folgt.

Miroslav Broz, Co-Autor der Studie von der Karls-Universität Prag in der Tschechischen Republik, erklärt, dass es sich dabei eigentlich um die Trümmer handelt, die bei Kollisionen von größeren Asteroiden mit einer Größe von mehreren Kilometern herausgeschleudert werden, die beobachtet werden können und daher in Asteroiden-"Familien" zusammengefasst werden.

Quellenhinweis:

Burdanov, A.Y., de Wit, J., Brož, M. et al. JWST sighting of decameter main-belt asteroids and view on meteorite sources. Nature (2024).