Astronomie: Ein Hauch von Nichts im All

• ʻOumuamua ist das erste interstellare Objekt, das beim Durchqueren des Sonnensystems beobachtet wurde.
• Eine neue Hypothese besagt, dass der Himmelskörper porös und daher, gemessen an seinem Volumen, extrem leicht sein könnte. Daher könnte er vom Strahlungsdruck der Sonne merklich beschleunigt werden.
• Diese Annahme bietet eine Alternative zu anderen Erklärungen, bei ʻOumuamua handle es sich um einen Kometen oder eine außerirdische Raumsonde.

ʻOumuamua ist das erste Objekt aus dem interstellaren Raum, das jemals beim Durchqueren des Sonnensystems beobachtet wurde. Seit 2017 rätseln Forscher, um welche Art Himmelskörper es sich handelt. Zur Debatte stehen unter anderem ein Komet und sogar die Raumsonde einer außerirdischen Zivilisation. In einer Studie im Fachmagazin The Astrophysical Journal Letters vermutet Amaya Moro-Martín vom Space Telescope Science Institute in Baltimore nun, dass das interstellare Objekt eine lockere Ansammlung kleinerer Einzelteile sein könnte. Dann wäre ʻOumuamua porös und extrem leicht für sein Volumen, ähnlich wie Pulverschnee. Somit könnte es der Strahlungsdruck der Sonne spürbar antreiben - was erklären würde, warum der Himmelskörper auf bislang rätselhafte Weise beschleunigt wird.

Mit "porös" meint Moro-Martín nicht, dass ʻOumuamua einfach wie ein Käse durchlöchert wäre. Vielmehr hätte er unendlich viele Löcher - mehr noch: Es hätte buchstäblich mehr Löcher als man zählen kann. Es müsste gemäß Moro-Martíns Hypothese so porös sein, dass es kein dreidimensionales Objekt wäre, sondern höchstens ein etwa zweieinhalbdimensionales - der genaue Wert hängt von Schätzungen anderer Eigenschaften des Himmelskörpers ab.

Zweieinhalb Dimensionen? Was zunächst nach einem Scherz klingt, gehört seit hundert Jahren zum Inventar der Mathematik. Bekannte Gebilde mit solchen "krummen" Dimensionen sind Fraktale, also Objekte, die in jeder Vergrößerung gleich aussehen. Die Natur liefert dafür Beispiele wie Küstenlinien, Farn-Blätter oder Schneeflocken. Sie teilen die Eigenschaft, dass ihre Einzelteile fast genauso aussehen wie das Ganze. Diese Einzelteile sind wiederum aus Teilen zusammengesetzt, die ähnlich aussehen, wie die Bausteine eine Ebene höher - und so weiter.

Rätselhafte Beschleunigung

Ausgangspunkt der Mutmaßung, dass ʻOumuamua ein Fraktal sein könnte, war die Beobachtung, dass der Himmelskörper nahe der Sonne eine Beschleunigung erfährt, die man nicht allein durch die Schwerkraft erklären kann. Die Harvard-Astrophysiker Shmuel Bialy und Abraham Loeb vermuteten daher in einer Studie Ende vergangenen Jahres, ebenfalls in den Astrophysical Journal Letters, dass der Himmelskörper zusätzlich von Photonen der Sonne angestoßen wird, sogenanntem Strahlungsdruck. Dafür müsste er aber, gemessen an seiner Oberfläche, extrem leicht sein - eine Eigenschaft, die durch die Annahme einer fraktalen Struktur erklärt werden könnte. Dann würde sich für den Himmelskörper eine Dichte ergeben, die etwa einem Hundertsel der Dichte von Luft entspricht.

Sollte der "Bote aus der Vergangenheit" (so die sinngemäße Übersetzung des hawaiianischen Worts) tatsächlich ein sehr zartes, vom Sonnenlicht angetriebenes Gebilde sein, bliebe die Frage nach seiner Entstehung. Moro-Martín vermutet, dass es sich in einem anderen Sonnensystem durch die Ansammlung von zuvor unverbundenen Staubpartikeln gebildet hat. Der Astronom Zdenek Sekanina vom California Institute of Technology schlägt dagegen vor, dass sich die beobachtete Form von ʻOumuamua erst nahe der Sonne gebildet hat. Demnach würde es sich um die Trümmer eines geborstenen Kometen handeln. Die Überreste des Kometen wären seiner Vermutung nach nicht als Staub zerstreut worden, sondern in lockerer Formation zusammengeblieben. Aus früheren Beobachtungen von Kometen hat man Hinweise darauf, dass solche Vorgänge möglich sind. Generell scheinen fraktale Objekte im Weltall nicht unüblich zu sein - es gibt verschiedene experimentelle und theoretische Studien, die sich mit diesem Thema befassen.

Zunächst nahm man allerdings an, dass ein Ausstoß von Gasen den zusätzlichen Schub von ʻOumuamua verursacht hat, ähnlich wie bei einer Rakete. Wenn es sich um einen Kometen handeln würde, wäre das durchaus zu erwarten. Dann enthielte der Himmelskörper Eis, das in der Nähe der Sonne verdampft und so für Vortrieb sorgt - übrig blieben dann unter anderem die Trümmer, die Sekanina für den eigentlich beobachteten Himmelskörper hält. Dass kein ausgestoßenes Gas beobachtet wurde, spricht dagegen, dass ʻOumuamua ein "aktiver" Komet ist. Auch hätte ein entsprechender "Raketenantrieb" wohl zu einer anderen Rotation des Himmelskörpers geführt als der beobachteten. Dennoch ist noch nicht ausgeschlossen, dass ʻOumuamua Gas ausgestoßen hat, das nur nicht detektiert werden konnte. Daher ist auch diese These noch im Spiel.

Astrophysiker warten sehnsüchtig auf einen weiteren interstellaren Besucher

Auch sämtliche Bilder des geheimnisvollen Himmelskörpers beruhen auf Vermutungen. Das von ihm reflektierte Sonnenlicht wurde auf der Erde in regelmäßigen Abständen stärker und schwächer wahrgenommen. Daraus folgerte man, dass es sich um ein rotierendes, längliches Objekt handeln könnte, das mehr oder weniger Licht reflektiert, je nachdem, ob man seine schmale oder seine breite Seite beobachtet. ʻOumuamua wurde zwar von mehreren Teleskopen aufgenommen, allerdings nur während weniger Tage im Jahr 2017. Seitdem ist der rätselhafte "Bote aus der Vergangenheit" längst wieder in den Weiten des Alls verschwunden. Astrophysiker warten daher sehnsüchtig auf den Besuch eines ähnlichen Exoten in unserem Sonnensystem.

Dazu gehören auch Shmuel Bialy und Abraham Loeb. Als Verfechter der Strahlungsdruck-Vermutung unterstellen sie kein extrem poröses, sondern ein sehr dünnes Objekt - etwas weniger als einen Millimeter dick. Demnach wäre es geformt wie ein Blatt Papier, eventuell gerollt. Aufsehen jedoch erregten sie vor allem mit der Behauptung, bei ʻOumuamua handle es sich möglicherweise um eine Sonde, die von einer "fremden Zivilisation" geschickt worden sei: Ein künstliches Sonnensegel also. Diese These ist besonders bemerkenswert, da sie ein anerkannter Fachmann aufgestellt hat: Loeb ist Leiter des Astronomie-Instituts von Harvard.

Er ist auch in führender Position an der Initiative "Breakthrough-Starshot" beteiligt. Deren Ziel ist, mit lasergetriebenen, sehr leichten Lichtsegel-Sonden Regionen des Alls außerhalb unseres Sonnensystems zu erforschen. Hätten Bialy und Loeb mit ihrer Hypothese recht, wäre ihr Plan also schon ausgeführt worden - von Aliens. Kommentatoren vermuteten daher hinter der Behauptung, ʻOumuamua sei ein Bote einer fremden Zivilisation, eine Art PR-Gag. Immerhin wäre es dann ein Witz, der es bis zur Publikation in einer angesehenen Fachzeitschrift gebracht hätte. Loeb dagegen glaubt, dass seine Spekulation im Rahmen einer Wissenschaft, die Unkonventionelles zulasse, nicht ungewöhnlich sei. Zeit Online sagte er, er verfolge den Ansatz von Sherlock Holmes. "Wenn das Unmögliche ausgeschlossen ist, muss das, was übrigbleibt, egal wie unwahrscheinlich, die Wahrheit sein." Die neuen Studien haben den Bereich des Möglichen nun wieder etwas vergrößert.