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Gibt es Trojaner-Asteroiden in den Lagrange-Punkten der Erde?

Mit den beiden STEREO-Sonden zur Erkundung der Sonne möchte die US-Raumfahrtbehörde NASA zusammen mit Amateurastronomen Ausschau nach so genannten Trojaner-Asteroiden auf der Erdbahn halten. Beide Sonden umkreisen die Sonne auf Bahnen, die der Erdumlaufbahn sehr ähnlich sind. Eine eilt der Erde voraus, die andere läuft ihr nach. Dabei bleiben die Abstände zur Erde aber nicht gleich, sondern verändern sich stetig.

Die beiden STEREO-Sonden wurden im Jahr 2006 gestartet und können unser Tagesgestirn aus zwei verschiedenen Blickwinkeln und somit dreidimensional erfassen. Dabei schauen sie auch "um die Ecke" und erfassen die von der Erde aus nicht sichtbare Hemisphäre der Sonne.
Die beiden STEREO-Raumsonden der NASA | Seit dem Jahr 2006 erkunden die beiden Sonden des Projekts STEREO unsere Sonne. Dabei läuft eine Sonde der Erde auf ihrer Umlaufbahn voraus, die andere eilt der Erde hinterher. Durch die unterschiedlichen Blickwinkel lässt sich unsere Sonne dreidimensional erfassen. Derzeit erreichen die beiden Sonden die Lagrange-Punkte L4 und L5, die sich von der Sonne aus gesehen 60 Grad vor (L4) und 60 Grad hinter der Erde (L5) befinden.


Nun haben sich die beiden Sonden so weit von der Erde entfernt, dass sie erstmals die beiden Lagrange-Punkte L4 und L5 auf der Erdbahn durchfliegen. Hier heben sich, stark vereinfacht gesprochen, die Anziehungskräfte von Sonne und Erde weitgehend auf und es besteht ein komplexes Kräftegleichgewicht, durch das sich kleinere Himmelskörper hier auf lange Zeit halten können. Der Lagrange-Punkt L4 läuft der Erde um 60 Grad auf ihrer Bahn voraus, L5 läuft ihr um 60 Grad hinterher.

Benannt sind die Lagrange-Punkte nach dem französischen Mathematiker Joseph-Louis Lagrange (1736 – 1813), der im Jahr 1772 ihre Existenz herleitete. Für rund 130 Jahre blieben die Lagrange-Punkte aber nur Theorie, bis im Jahr 1906 der Heidelberger Astronom Max Wolf (1863 – 1932) den Asteroiden (588) Achilles entdeckte. Dieser rund 135 Kilometer große Himmelskörper umkreist die Sonne auf der Umlaufbahn von Jupiter und eilt dem Riesenplaneten um 60 Grad voraus.
Die Lagrange-Punkte im System Erde – Sonne | Im System Erde-Sonne existieren fünf Punkte, an denen die komplex wechselwirkenden Anziehungskräfte von Erde und Sonne weitgehend im Gleichgewicht sind, die Lagrange-Punkte. Besonders energetisch günstig sind die Lagrange-Punkte L4 und L5, die der Erde um 60 Grad vorauseilen, oder ihr um 60 Grad hinterhereilen. Hier könnten sich kleine Himmelskörper aufhalten.


Mittlerweile sind mehr als 1000 dieser als "Trojaner" bezeichneten Asteroiden bekannt, die vor und hinter Jupiter auf dessen Bahn die Sonne umrunden. Dabei werden die Objekte nach Personen aus der Ilias von Homer benannt. Die Jupiter vorauseilenden heißen nach den griechischen Helden des Trojanischen Kriegs, die nachlaufenden nach den Verteidigern der Stadt Troja.

Bislang wurden Trojaner-Asteroiden auch beim Mars und beim Neptun entdeckt, bei der Erde war man bislang nicht fündig geworden. Dies liegt auch daran, dass die Regionen, in denen sich die Lagrange-Punkte L4 und L5 befinden und mit dem Jahreslauf der Erde über den Himmel wandern, aus geometrischen Gründen immer sehr nahe am Ost- beziehungsweise Westhorizont befinden. Sie können daher nur kurze Zeit vor Sonnenaufgang oder kurz nach Sonnenuntergang beobachtet werden.

Bisherige Suchen nach irdischen Trojaner-Asteroiden blieben bislang erfolglos. Nun durchlaufen die beiden STEREO-Sonden die beiden Himmelsregionen und haben dabei immer die Sonne im Blick. Eines ihrer Beobachtungsinstrumente, der Heliospheric Imager, besitzt ein recht großes Bildfeld, der auch das Umfeld der Sonne erfasst.

Wandert nun ein möglicher Asteroid aus Sicht der STEREO-Sonden an der Sonne vorbei, so würde sich auf den Bildern ein langsam bewegender Lichtpunkt zeigen. Und hier kommen die Amateurbeobachter ins Spiel, die bereits die Bilder von STEREO nach Anzeichen erdnaher Asteroiden durchforschen: Zwar sind die Heliospheric Imager nicht für die Asteroidenbeobachtung ausgelegt, aber es wäre ungeschickt, diese Gelegenheit, nach Trojaner-Asteroiden zu suchen, nicht zu nutzen.
Verteilung der Asteroiden im Sonnensystem | Der Planet Jupiter (unten links) wird von mehr als 1000 Asteroiden begleitet (grüne Punkte), die ihm auf seiner Bahn annähernd um 60 Grad voarauseilen, oder ihm um 60 Grad versetzt hinterherlaufen. Dies sind die "Trojaner". Die weißen Punkte zwischen den Bahnen von Jupiter und Mars stellen den inneren Asteroidengürtel dar, hier sind nur die größten Objekte eingetragen.


Sollten sich tatsächlich kleine Himmelskörper an den Lagrange-Punkten L4 und L5 finden, so würden diese zu den am leichtesten erreichbaren Objekten im Sonnensystem gehören. Sie könnten vielleicht sogar einmal Ziele einer bemannten Mission zu den Asteroiden werden, da der Energieaufwand für einen Flug zu ihnen sehr gering ist. Tilmann Althaus

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