LISA könnte erdnahe Asteroiden aus der Ferne wiegen

Eine Gravitationswellenmission mit einem Bonus für die Planetenforschung

Die Laser Interferometer Space Antenna, kurz LISA, wird gebaut, um Gravitationswellen aus einigen der gewalttätigsten Ereignisse des Universums nachzuweisen. Doch eine neue Arbeit legt nahe, dass die Mission auch als Asteroidewaage dienen könnte, indem sie ihre außergewöhnliche Empfindlichkeit nutzt, um die Masse naher erdnaher Asteroiden ohne jegliche Hardwareänderungen zu bestimmen.

Die Idee ist konzeptionell einfach, technisch aber ungewöhnlich. LISA wird aus drei Raumfahrzeugen bestehen, die in einer Dreiecksformation fliegen, mit Instrumenten, die extrem kleine Veränderungen in den Positionen frei fallender Testmassen in jedem Raumfahrzeug erkennen können. Diese Messungen sollen Raumzeitwellen entfernter astrophysikalischer Ereignisse erfassen. Dieselbe Empfindlichkeit könnte jedoch auch winzige Gravitationszüge vorbeiziehender Asteroiden registrieren.

Warum Asteroidenmasse schwer zu messen ist

Die Masse ist eines der wichtigsten Merkmale eines Asteroiden, aber eines der am schwersten genau zu bestimmenden. Sie beeinflusst das Einschlagsrisiko, das Ressourcenpotenzial und das Bahnverhalten. Dennoch messen Wissenschaftler bei den meisten erdnahen Asteroiden die Masse nicht direkt. Stattdessen schätzen sie sie oft anhand optischer Beobachtungen und einer angenommenen Dichte, die auf spektralen Eigenschaften beruht.

Die Quelle sagt, dass sich für weniger als 35% der erdnahen Asteroiden die Masse mit Unsicherheiten von nur 10% schätzen lässt. Die zuverlässigsten Messungen stammen oft von binären Asteroiden, bei denen die Bahndynamik zusätzliche Informationen liefert, oder von seltenen Fällen, in denen ein Asteroid messbar mit einem anderen Körper gravitative Wechselwirkungen eingeht. Für jeden einzelnen Asteroiden eine Sonde zu schicken wäre genauer, ist aber für die mehr als 41.000 bekannten erdnahen Asteroiden, die im Artikel erwähnt werden, nicht praktikabel.

Wie LISA helfen könnte

Wenn ein Asteroid einem der LISA-Raumfahrzeuge nahe genug vorbeifliegt, konkret innerhalb der sogenannten Mindestbahnschnittdistanz, würde seine Gravitation die frei fallenden Testmassen des Raumfahrzeugs leicht anziehen. Die Instrumente von LISA sind präzise genug, um Veränderungen im Pikometerbereich zu erkennen, und die neue Arbeit argumentiert, dass sich diese Störungen von den übrigen Signalen der Mission trennen lassen könnten.

Was die Missionsplaner ursprünglich als Rauschen angesehen haben, könnte also zu Daten werden. Statt gewöhnliche Newtonsche Zugkräfte als Ärgernis bei der Suche nach Gravitationswellen zu behandeln, schlagen Forschende vor, sie zu modellieren und für die Planetenforschung zu nutzen.

Die im Ausgangsmaterial hervorgehobene Arbeit stammt von Sara Marques von der Universität Bern und Oliver Jennrich von der ESA. Ihre Analyse modelliert, wie das von Asteroiden verursachte Signal aussehen würde, und argumentiert, dass der Effekt identifizierbar sein könnte statt in der Hintergrundmesskomplexität unterzugehen.

Ein kostengünstiger wissenschaftlicher Zusatznutzen

Ein Grund, warum der Vorschlag heraussticht, ist, dass dafür keine neuen Instrumente nötig sind. LISA ist bereits für den Start im Juli 2035 als Flaggschiff-Observatorium für Gravitationswellen geplant. Wenn sich aus denselben Messungen Asteroidenmassen ableiten lassen, würde der Nutzen aus der Auswertung und nicht aus zusätzlicher Raumfahrzeughardware entstehen.

Das ist attraktiv, weil die Charakterisierung von Asteroiden im Verhältnis zu ihrer Bedeutung für den Planetenschutz und künftige Ressourcendiskussionen weiterhin datenarm ist. Schon ein moderater Zuwachs an Objekten mit besser eingegrenzter Masse könnte die Risikomodellierung und das wissenschaftliche Verständnis verbessern.

• LISA ist darauf ausgelegt, Gravitationswellen und nicht Asteroiden zu erfassen.
• Ihre Instrumente könnten jedoch auch winzige Gravitationszüge naher erdnaher Asteroiden erkennen.
• Der Ansatz könnte Asteroidenmassen genauer schätzen, ohne die Missionshardware zu ändern.

Das Konzept ist weiterhin vorläufig, und der Start der Mission liegt noch Jahre entfernt. Es spiegelt jedoch einen breiteren Trend in der Weltraumforschung wider: Extrem empfindliche Instrumente, die für eine Grenzfrage gebaut wurden, können manchmal Antworten in einem benachbarten Feld freilegen. In diesem Fall könnte eine Mission, die auf Schwarze Löcher und andere kosmische Ereignisse zielt, auch bei einem näheren Problem der Planetenforschung helfen.

Wenn die Methode wie vorgeschlagen funktioniert, würde LISA nicht nur dem tiefen Universum lauschen. Sie würde auch helfen, einige der kleinen Körper in unserer eigenen kosmischen Nachbarschaft zu wiegen.

Dieser Artikel basiert auf einem Bericht von Universe Today. Den Originalartikel lesen.