Seltenheit von interstellaren Objekten in unseren Sonnensystem

[Adhara]

Warum ist es anscheinend so selten, daß interstellare Objekte unser Sonnensystem durchwandern? Warum war kein heller Komet ein interstellares Objekt? Könnte es eigentlich Epochen in der Erdgeschichte gegeben haben, in denen häufig interstellare Objekte das Sonnensystem durchquert haben?

 

[P_E_T_E_R]

Warum ist es anscheinend so selten, daß interstellare Objekte unser Sonnensystem durchwandern?

Vermutlich bezieht sich deine Vermutung auf den Umstand, dass wir bislang nur zwei Objekte mit einem deutlich hyperbolischen Bahnverlauf gesichtet haben, 1I/Oumuamua und 2I/Borisov, was sich ja nicht zuletzt in der bislang sehr überschaubaren Statistik solcher "interstellarer" Objekte widerspiegelt.

Der Eindruck könnte aber täuschen. Es gibt nämlich einen riesigen Fundus von Kometen, denen aus Mangel an hinreichend langer und genauer Beobachtung nominell eine parabolische Bahn mit Exzentrizität 1,0 zugewiesen wurde. Was so viel bedeutet, dass man nicht weiß, aus welcher Entfernung diese Objekte gekommen sind:

List of parabolic/hyperbolic comets

Daneben gibt es Kometen mit sehr langgestreckten elliptischen Orbits, die sie teilweise bis zu mehrere Lichtjahre von der Sonne wegführen:

List of Solar System objects by greatest aphelion

Darunter die Kometen

C/1910 A1 Great January Comet of 1910
C/1975 V1 (Comet West)
C/1996 B2 (Comet Hyakutake)
C/1999 F1 (Comet Catalina)
C/2012 S4 (PANSTARRS)

Warum war kein heller Komet ein interstellares Objekt?

Schau dir mal die Beispiele oben an ...

 

[UwePilz]

Parabolische Bahnen bedeutet, dass diese Körper aus einer Ruhelage im Unendlichen gen Sonne fallen. Hyperbolisch bedeutet, dass im Unendlichen schon eine Geschwindigkei auf die Sonne zu existiert.

Wenn ein Körper eine gravitative Umgebung verlässt (z.B. einen anderen Stern oder gar eine andere Glaxie) dann tut er das aller Wahrscheinlichkeit nach nicht "gerade so", sondern mit einer Überschussenergie. Die Queller der Kometen auf parabolischen Bahenn werden der Oortschen Wolke zugerechnet. DIese liegt in 1-2 Lj Entfernung von der Sonne, dort ist die Gravitation sehr schwach und geringe Störungen genügen, um einen Körper gen Sonne fallen zu lassen.

Es ist nicht anzunehmen, dass diese Kometn auf parabolischen oder knapp hyperbolischen Bahenn wirklich von auswärts kamen. Natürlich: Von einen aus Tausenden kann das auch mal zutreffen, physikalisch unmöglich ist es nicht.

 

[P_E_T_E_R]

Wie oben bereits gesagt, wissen wir bei der ganz überwiegenden Zahl von parabolischen Bahnen mit einer nominell zugeordneten Exzentrizität von 1,0 wegen zu großen Unsicherheiten bei der Bahnbestimmung gar nicht, ob sie tatsächlich scheinbar aus unendlicher Entfernung kommen oder nur sehr große Aphelabstände haben. Schließlich haben diese Bahnparameter allesamt Fehlermargen, die bei kurzen Beobachtungsspannen sehr groß sind.

Des weiteren muss man sich klarmachen, dass die Gravitation der Sonne in einem Abstand von nur 0,1 Lj bereits unter das Niveau der kollektiven Gravitation der Milchstraße in der Umgebung der Sonne fällt. Ob ein Objekt in der Oortschen Wolke in einem Abstand von 1-2 Lj dann von der Sonne oder von einem anderen Stern angezogen wird, hängt sehr von der zufälligen Bewegungsrichtung ab. In so großem Abstand ist die Oortsche Wolke also längst interstellar und Objekte dort können nicht mehr nur der Sonne zugeordnet werden. Wo die weitere Reise von dort hingeht, hängt dann nicht nur vom Abstand zum nächsten Stern, sondern von der Richtung und Geschwindigkeit ab.

 

[PSM]

Hallo Adhara,

damit ein heller Komet ein interstellares Objekt sein kann, muss ein interstellares Objekt ziemlich weit ins Innere des Sonnensystems vordringen können. Das ist nicht ohne Weiteres möglich, Stichwort Drehimpulsbarriere.

Die Perihelentfernung eines interstellaren Objekts kann man wie folgt abschätzen:
r_p = -G*M/v_r^2 + sqrt[(GM/v_r^2)^2+b^2]
G = Gravitationskonstante, M = Sonnenmasse, v_r = Relativgeschwindigkeit des Objekts zur Sonne, b = Impaktparameter (=minimale Entfernung zur Sonne ohne Gravitation).

Diese Gleichung kann man mittels Energieerhaltung (Energie im Unendlichen = Energie im Perihel) und Drehimpulserhaltung herleiten.

Ich vermute mal, dass der Parameterraum (b, v_r), der das interstellare Objekt ins Innere des Sonnensystems vordringen lässt, vergleichsweise klein zum gesamten möglichen Parameterraum ist.
@Experten: Naiv würde ich vorschlagen, das mit einer Monte-Carlo-Simulation zu überprüfen und b und v_r erstmal unabhängig variieren lassen. Was meint ihr?

Beste Grüße
Patrick