STERNSCHNUPPEN
Der Ursprung der Geminiden
Redaktion / Pressemitteilung des DLR
astronews.com
12. Dezember 2018

In zwei Tagen erreichen die Geminiden ihren jährlichen Höhepunkt. Der prominente Meteorschauer weist eine Besonderheit auf: Als Ursprungskörper hat man nämlich schon seit einiger Zeit nicht etwa einen Kometen, sondern den Asteroiden Phaethon in Verdacht. Neue Untersuchungen bestätigen nun diese These. Ihren Höhepunkt erreichen die Geminiden am 14. Dezember etwa zur Mittagszeit.

Die Geminiden haben ihren diesjährigen Höhepunkt am 14. Dezember 2018. Beobachtungen lohnen sich besonders in den Abendstunden. Bild: Brian Tomlinson [Großansicht]

Wer um den 14. Dezember in den klaren Abendhimmel blickt, kann Zeuge eines außergewöhnlichen Naturschauspiels werden: den Geminiden. Über mehrere Tage hinweg lassen sich - bei entsprechenden Witterungsbedingungen - zahlreiche gelb-weiß leuchtende Sternschnuppen beobachten. Der Ursprung des Meteorschauers konnte jedoch bis heute nicht zweifelsfrei geklärt werden. Nun entwickelten Wissenschaftler ein Modell, das die Geminiden als kosmische Spur des erdnahen Asteroiden Phaethon erklärt.

"Phaethon stand als Quellkörper immer mal wieder in der Diskussion, es fehlte letztendlich aber noch eine überzeugende Erklärung, wie dieser Asteroid einen Meteorstrom hervorbringen kann", sagt Prof. Tilman Spohn vom DLR-Institut für Planetenforschung. Die meisten Meteorschauer werden von Kometen hervorgebracht. Durch Sonneneinstrahlung verdampft Eis und das Gas reißt Staubteilchen von der Oberfläche mit sich. Wenn die Erde die Kometenbahnen kreuzt, werden diese Staubteilchen, die in der Erdatmosphäre verglühen, zu Sternschnuppen.

Die Umlaufbahn der Geminiden um die Sonne beträgt nur 1,65 Jahre, zu kurz für einen Kometen. 1983 entdeckten Astronomen Phaethon, einer der größten bekannten erdbahnkreuzenden Asteroiden. Nach neusten Messungen beträgt sein Durchmesser 5,8 Kilometer. Am 16. Dezember 2017 passierte er die Erde zuletzt in nur zehn Millionen Kilometern Entfernung. Phaethon gehört zur Gruppe der Apollo-Asteroiden und zieht auf einem stark elliptischen Orbit fast dieselbe Bahn um die Sonne wie die Geminiden.

Asteroiden bestehen im Gegensatz zu Kometen in der Regel hauptsächlich aus festen Stoffen und lassen somit keine flüchtigen Stoffe an ihrer Oberfläche ausgasen. Dennoch ist bei dem fast kugelförmigen Phaethon in regelmäßigen Abständen in seinem Perihel - dem sonnennächsten Punkt - ein Staubschweif zu beobachten.

Prof. Tilman Spohn, Dr. LiangLiang Yu von der Macau University of Science and Technology und Prof. Wing-Huen Ip von der National Central University in Taiwan führen diese Beobachtungen darauf zurück, dass es Eis unter der Oberfläche von Phaethon gibt. Sobald sich der Asteroid in der Nähe der Sonne befindet, verdampft das Eis unter der Oberfläche und erzeugt Gasausbrüche. Diese Gasausbrüche setzen auch größere Partikel mit frei: der Ursprung der Geminiden.

Phaethon kommt der Sonne bei seinem Periheldurchgang mit nur 41 Millionen Kilometer Abstand so nahe wie kein anderer Asteroid. Aus diesem Grund erhielt er seinen Namen nach dem Sohn des Sonnengottes Helios der Antike. "Die Hypothese, dass Phaethon heute noch Eis in seinem Inneren beherbergt erklären wir uns damit, dass er vor etwa sechs Millionen Jahren von dem Asteroiden Pallas abgespalten wurde", erklärt Spohn. "Unsere Modellrechnungen zeigen, dass die Aktivität in der Nähe des Südpols Phaethons konzentriert sein sollte."

Pallas hat einen Durchmesser von 546 Kilometern und ist im Asteroiden-Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter. Er ist dort der zweitgrößte Körper nach dem Asteroiden Ceres. Nachdem Phaethon von Pallas abgespalten wurde, ist er vor weniger als einer Million Jahren in seinem heutigen Orbit angekommen. Die Forscher gehen davon aus, dass das Eis in Phaethons Innerem heute unter einem über 15 Meter dicken Staubmantel liegt. Diese Staubschicht verhindert, dass eine sogenannte Koma gebildet werden kann, eine schalenartige Staub- und Gaswolke, die durch das Ausgasen von flüchtigen Substanzen entsteht. Vor etwa tausend Jahren war die Staubdecke auf Phaethon wahrscheinlich weniger als einen Meter dick und der Asteroid somit auch wesentlich aktiver.

Der sogenannte Radiant der Geminiden, der Punkt im Nachthimmel, von dem alle Meteore ihren Ausgang zu nehmen scheinen, liegt im Sternbild Zwillinge (lat.: Gemini), etwas nördlich der beiden Sterne Castor und Pollux. Das Maximum des jährlich wiederkehrenden Meteorschauers wird am Freitag, dem 14. Dezember 2018, um die Mittagszeit erwartet, während der die Meteore natürlich kaum beobachtet werden können.

Doch auch für die Morgen- und vor allem die Abendstunden des Tages werden sehr helle Sternschnuppen erwartet, die bei wolkenfreiem Himmel trotz des zunehmenden Halbmondes einen spektakulären Anblick bieten. Zum Zeitpunkt des Monduntergangs gegen 23 Uhr befindet sich der Radiant 30 Grad über dem Horizont, sodass in den anschließenden Stunden die besten Beobachtungsbedingungen herrschen. Die Geminiden sind mit Atmosphäreneintrittsgeschwindigkeiten von etwa 34 Kilometern pro Sekunde (122.000 km/h) viel "langsamere" Sternschnuppen als etwa die sommerlichen Perseiden (ca. 212.000 km/h) und bieten daher ein noch spektakuläreres Himmelsschauspiel.

Über ihre Untersuchung berichten die Astronomen in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlicht wurde.