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Astronomie|Physik

Chemische Gleichung beschreibt Bahnwechsel von Asteroiden

Das sieht so aus, als ob die unsere Grafiken geklaut hätten, wunderte sich der Chemiker Charles Jaffé von der West Virginia University, als er in einer Veröffentlichung eines Astronomenteams um Jerry Marsden vom California Institute of Technology die Grafik einer Kometenbahn sah. Konsequenz: Die Chemiker und Astronomen taten sich zusammen und berechneten mit Hilfe einer chemischen Reaktionsgleichung die Bahnwechsel von Asteroiden, wie die Amerikanische Physikalische Gesellschaft berichtet. Die Wissenschaftler präsentieren ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Physical Review Letters (Bd. 89, Nr. 1, S. 011101).

Die RRKM-Theorie scheint in der Himmelsmechanik sogar besser zu funktionieren als in der Chemie, so die verblüffende Feststellung der Forscher in ihrem gemeinsamen Artikel. Die so genannte Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus-Theorie ist ein statistisches Verfahren, das normalerweise zur Berechnung von Energieumverteilungen innerhalb eines Moleküls benutzt wird.

Dem Team um Marsden und Jaffé gelang es zunächst, mittels dieser Theorie die wiederholten Bahnwechsel des Kometen Oterma zu beschreiben. Oterma kann zwischen Bahnen innerhalb und außerhalb der Jupiterbahn wechseln. Ausgelöst werden die Bahnwechsel, wenn Oterma einen der so genannten Lagrange-Punkte des Sonne-Jupiter-Systems durchquert. An diesen Punkten platzierte Objekte befinden sich in einem Kräftegleichgewicht.

Anschließend simulierten die Forscher das Verhalten von kleinen Asteroiden (Meteoriten) in einer Marsumlaufbahn. Sie wollten herausfinden, mit welcher Wahrscheinlichkeit solche Asteroiden den Marsorbit verlassen und auf eine Sonnenumlaufbahn einschwenken können. Einige solcher Marsmeteorite sind auf der Erde gefunden worden. Sie sind wahrscheinlich durch den Einschlag eines großen Asteroiden auf die Marsoberfläche in den Marsorbit geschleudert worden.

Marsden und Jaffé verglichen ihre Ergebnisse mit numerischen Simulationen der Asteroidenbahnen. Im Gegensatz zur relativ einfach durchzuführenden statistischen RRKM-Methode muss bei numerischen Rechnungen die Bahn jedes einzelnen Asteroiden aufwendig berechnet werden. Das Ergebnis des Vergleichs: Bis auf eine Abweichung von einem Prozent stimmten die statistischen Ergebnisse mit den Ergebnissen der exakten numerischen Rechnungen überein.

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Die Forscher glauben, dass ihr Verfahren überall da eingesetzt werden kann, wo es auf das statistische Verhalten von Asteroiden- oder Kometenpopulationen ankommt.

Hier finden Sie eine Animation der gegenwärtigen Bahn des Kometen Oterma. Die Bahnwechsel sind nicht berücksichtigt.

Axel Tillemans
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