Trojaner – Gefangene der Planeten - Panorama

Heute geht es um eine Kategorie von Objekten, die ihre Bahnen um die Sonne ziehen und die noch niemand aus der Nähe gesehen hat. Dabei handelt es sich um die sogenannten Trojaner. Seit die Menschheit das Nomadentum aufgelassen hat und sesshaft geworden ist, war man von den astronomischen Phänomenen am Himmel fasziniert. Klarerweise fielen heimischen Menschen die zahlreichen wiederkehrenden Erscheinungen viel deutlicher auf, als wenn man laufend von Ort zu Ort ziehen musste. Zugegeben, bis in die heutige Epoche war zeitlicher Stress kaum einmal ein Thema. Demnach gelang es vor allem der Priesterklasse sich Wissen anzueignen, das dem normalen Volk verborgen geblieben ist. Was offensichtlich nicht zu erklären ging, versuchte man mit religiösen Begründungen zu erklären. Bedeutende Denker brauchten das Wissen um die astronomischen Vorgänge immer wieder ein Stück weiter. Die Kugelform der Erde war schon seit den griechischen Mathematikern und Philosophen bekannt. Galilei, Kopernikus und Kepler rückten die Sonne ins Zentrum der bekannten Welt, Newton brachte der Menschheit die Gesetze der Schwerkraft, während Einstein die Masse relativierte. In der Zwischenzeit wurden auch die technischen Hilfsmittel immer ausgeklügelter, und die Wissenschaft enträtselte immer mehr den Kosmos. Heutzutage sind so gut wie alle Fragen rund um das Weltall geklärt. Und trotzdem gib es noch einige Phänomene, deren Erklärungsversuche sich hartnäckig verwehren. Das Rätsel rund um die so genannten Trojaner So gibt es noch eine Kategorie von Objekten, die ihre Bahnen um die Sonne ziehen und die noch niemand aus der Nähe gesehen hat. Dabei handelt es sich um die sogenannten Trojaner. Das nach der Erzählung von Homer in der Illias beschriebene Volk aus Kleinasien gab dieser Sonderform der Asteroiden deren Namen. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurden im Umfeld des Planeten Jupiter einige unregelmäßig geformte Himmelskörper entdeckt, die an bestimmten Stellen der Umlaufbahn des Riesen diesem voraneilten oder folgten. Sie umkreisen Jupiter nicht, wie das etwa die unzähligen Monde tun, sondern lagen nur auf dessen Orbit. Für die Erklärung dieser Erscheinung bedurfte es schließlich der Anwendung eines Lehrsatzes des italienischen Mathematikers und Astronomen Giuseppe Ludovico Lagrangia, der im 18. Jahrhundert die analytische Mechanik begründete und über die Variationsrechnung und die Theorie der komplexen Funktionen das Dreikörperproblem der Himmelsmechanik mit den nach ihm in französischer Sprache genannten Lagrange-Punkte nachweisen konnte. Die Erkenntnis des Mathematikers Lagrangia Mathematisch betrachtet sind die Lagrange-Punkte die Gleichgewichtspunkte des eingeschränkten Dreikörperproblems. Das allgemeine Dreikörperproblem der Himmelsmechanik ist nur numerisch näherungsweise lösbar. Mit der Einschränkung, dass der dritte Körper eine vernachlässigbare Masse hat, fanden Leonhard Euler und Joseph-Louis Lagrange, wie Langrangia nach dessen Aufenthalt in Frankreich genannt wurde, fünf analytische Lösungen: In den nach Lagrange L1 bis L5 genannten Punkten können dritte Körper kräftefrei ruhen. Es handelt sich um Nullstellen des Schwerefeldes in jenem rotierenden Bezugssystem, in dem auch die beiden schweren Himmelskörper (z. B. Sonne und Planet) ruhen. Das heißt, die Gravitationskräfte der beiden Körper auf einen dritten Körper werden gerade von der Zentrifugalkraft (aufgrund der Rotation des Bezugssystems) aufgehoben. In einem nichtrotierenden Bezugsystem laufen die Lagrange-Punkte synchron mit den beiden Himmelskörpern auf Kreisbahnen um den gemeinsamen Schwerpunkt. Befindet sich der dritte Körper in einer Umgebung um den Lagrange-Punkt, so bleibt er auf einer geschlossenen Bahn in dieser Umgebung. Entscheidendes Element ist die außerhalb dieser Umgebung vernachlässigbare Corioliskraft. Trojaner: Nicht nur eine Eigenheit des Jupiters? Im Übrigen haben mit Ausnahme von Merkur und Saturn alle anderen Planeten solche Trojaner in deren Orbit, selbst die Erde. Im Umfeld der Erde befinden sich 18 unterschiedliche Himmelskörper, deren Bahnen nicht selten extrem exzentrisch sind. Sie sind jedenfalls ganz anders angelegt als die Trojaner des Riesen Jupiter. Trojaner wie ein Staubsaugerbeutel In diesen rätselhaften Asteroiden, die so unterschiedlich zu den ähnlich gebauten Himmelskörpern im Spalt zwischen Mars und Jupiter sind, vermuten Wissenschaftler Auskunft für die Entstehungsgeschichte des Sonnensystems. Die einzige Chance, solche Objekte zu beobachten, ist die Mission eines Raumschiffs zu Jupiter, um nach ihnen zu suchen. Denn genau wie bei einem Staubsauger zuhause, lässt sich daraus viel über die Umgebung drumherum lernen. Forscher meinen: &bdquo;Wenn Sie bei sich zuhause staubsaugen und danach den Beutel öffnen, dann finden Sie darin alles Mögliche: Essensreste, Spielzeug Ihrer Kinder und noch vieles mehr. Wenn Sie das alles untersuchen, können Sie daraus schließen, woraus Ihr Haushalt besteht und wer in Ihrem Haus lebt.“ Jupiter und der Weg zur Entzifferung des Rätsels Der Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem. Er verfügt wahrscheinlich über Tausende von Trojanern. Das sind Objekte, deren Umlaufbahn jener des jeweiligen Planeten entspricht. Sie fliegen in diesem Fall Jupiter entweder voraus oder bleiben ein Stück zurück. Sie umkreisen also nicht den Planeten, sondern sie kreisen mit ihm um die Sonne. Stammen die Trojaner aus den Anfängen des Planetensystems? Die Trojaner sammeln sich an den sogenannten Lagrange-Punkten. Das sind Positionen auf der Umlaufbahn eines Planeten, an denen sich die Anziehungskräfte der Sonne und – in diesem Fall - Jupiters aufheben. Einige dieser Trojaner könnten schon seit Milliarden von Jahren dort sein, seit der Bildung unseres Planetensystems. Die US-Raumfahrtbehörde NASA hat zum Zweck der näheren Erforschung der Trojaner eine zukunftsweisende Raumsonde bebaut. Sie trägt den Namen Lucy, benannt nach dem mehr als drei Millionen Jahre alten Teilskelett einer Frau, das Archäologen in den 70er Jahren in Äthiopien gefunden haben. Das Lucy-Fossil habe das Verständnis der menschlichen Evolution bereichert. Genauso soll die Lucy-Mission zu den Trojanern das Wissen über die Entwicklung des Sonnensystems erweitern. Die Trojaner seien Fossile, wie Astronomen vermuten, die bei der Entstehung der Planeten übriggeblieben sind. Trojaner vom Rand des Sonnensystems? Bis heute gibt es nur Mutmaßungen, wo die Trojaner entstanden sind. Entstanden sie zusammen mit Jupiter und kommen sie deshalb aus seiner Nähe? Waren sie also immer schon da, wo sie heute sind, und teilen sich die Umlaufbahn nun mit ihm? Andere Astronomen mutmaßen, die Trojaner kämen aus dem Kuiper-Gürtel, jener Ansammlung von Eis- und Gesteinsbrocken am Rand des Sonnensystems, und Jupiter habe diese unförmigen Brocken einfach eingefangen. Sollte diese Theorie stimmen, könnte es auf ihnen heute noch Wassereis geben. Zwischendurch zum Schwung holen zur Erde Die gesamte Mission hat die NASA auf zwölf Jahre angesetzt. Nach dem Start wird Lucy zunächst zweimal zur Erde zurückkehren, um Schwung zu holen für die Reise ins äußere Sonnensystem. Und das dauert. Erst 2027 soll die Sonde den ersten Trojaner in Jupiter-Nähe erreichen. Die unbemannte Raumsonde Lucy fliegt mit hoher Geschwindigkeit ihrem Ziel entgegen. Einmal bei den Trojanern angekommen, geht alles über eine rasche Vorbeiflug-Aktion. Die Sonde wird die Trojaner passieren und so viele wie möglich Messungen im Vorbeiflug anstellen. Die erklärte Absicht der Wissenschaftler liegt darin, nach Ablauf der zwölf Jahre endlich erklären zu können, woraus die geheimnisvollen Trojaner bestehen – und wo sie herkommen.