Starkenburg-Sternwarte Heppenheim, 23.05.2010, Uhrzeit 21:46:11 UTC bzw. 23:46:11 MESZ. Die erste Aufnahme des Kleinplaneten 2010 KO10 auf seinem nahen Vorbeiflug in nur 165000 km Entfernung von der Erde ist im "Kasten". 165000 km, das ist gerade mal halbe Mondentfernung. In astronomischen Maßstäben ist das eine sehr geringe Entfernung. Matthias Busch, Jannis Völker und Albert Heller hatten sich der Herausforderung gestellt diesen nahen und deshalb schnellen Asteroiden abzulichten und dessen Position zu vermessen.

2010 KO10 im Sonnensystem

Schauen wir uns zuerst einmal an welche Bahn 2010 KO10 im Sonnensystem hat. Sein sonnennächster Punkt (Perihel) liegt mit 0,92 AE (AE = Astronomische Einheiten = mittlere Entfernung Erde/Sonne = 149597870,691 km) innerhalb der Erdbahn. Der sonnenfernste Punkt (Aphel) beträgt 2,99 AE und führt ihn weit hinaus bis auf etwa halbe Jupiterentfernung zur Sonne. Die Bahn von 2010 KO10 "schneidet" die Erdbahn in einem Punkt im Abstand von ca. 6000 km. Das liegt innerhalb des Erdradius, so dass 2010 KO10 die Erde treffen würde, wenn beide sich zur gleichen Zeit an diesem Punkt befänden. Aber in den frühen Morgenstunden des 23. Mai 2010 passierte 2010 KO10 diesen Punkt erst nach der Erde.

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Am Himmel beschrieb 2010 KO10 bei seinem Vorbeiflug eine sehr interessante Bahn. Das nachfolgende Bild zeigt seine Position um 2:40 MESZ (0:40 UTC) in der Bildmitte am Kreuzungspunkt der gelben und grünen Spuren. Die Markierungen auf der gelben Spur haben einen Abstand von 10 Minuten und die der grünen Spur 15 Minuten. Je größer die Abstände zwischen den Markierungen, um so schneller die Bewegung des Asteroiden. Die grüne Spur beschreibt die Bahn des Kleinplaneten gegenüber den Sternen. Die gelbe Spur zeigt seine Bewegung in Bezug auf den Horizont, also in Bezug auf den Beobachter. Der Kleinplanet bewegt sich auf der grünen Spur von rechts oben nach links unten. Gleichzeitig bewegt er sich auf der gelben Spur von links nach rechts. Und zwar so, dass die entsprechenden Zeitmarkierungen auf den Spuren in Deckung sind. D.h. die grüne Spur verschiebt sich auf der gelben Spur von links nach rechts und gleichzeitig nach oben. Die Bewegung nach links in Bezug auf den Beobachter ist eine Folge der Erddrehung.

Die gelbe Spur ist das Ergebnis verschiedener Bewegungen.

1. Bewegung des Asteroiden auf seiner Bahn
2. Bewegung der Erde auf ihrer Bahn
3. Erddrehung um ihre Achse

Der Knick der gelben Spur kommt folgendermaßen zustande:
Der Asteroid wird zu diesem Zeitpunkt so schnell, dass er der Erddrehung folgt und in Bezug auf den Beobachter (auf den Horizont) fast stehen bleibt. Gleichzeitig bewegt er sich gegenüber den Sternen auf der grünen Spur nach unten

Und nun ein paar Ergebnisse.

2010 KO10 in Bildern

Zuerst eine Animation aus 13 Aufnahmen von 0:40 UTC die 2010 KO10 zeigt wie er sich über den Himmel bewegt.

Man erkennt die großen Abstände zwischen den einzelnen Aufnahmen. Den Verlauf sieht man sehr schön, wenn man alle gelben Markierungen aus der Animation einblendet und verbindet.

Eine einminütige Strichspuraufnahme zeigt eindruckvoll wie schnell sich 2010 KO10 bewegt.

Wie enstanden diese Aufnahmen, welche Vorbereitungen sind nötig und warum war dieser Brocken eigentlich eine Herausforderung?

Ein paar Daten und etwas Rechnerei

Schauen wir uns zuerst einmal die Daten von 2010 KO10 an:
Größte Annäherung: ca. 165000 km
Helligkeit: ca. 15 mag
Durchmesser: zwischen ca. 13 und 30 m
Max. Geschwindigkeit während unserer Beobachtungszeit (in Bogensekunde pro Minute): ca. 520"/min

520"/min das entspricht 8,67"/s (Bogensekunden pro Sekunde). Das ist ziemlich schnell. Ein normaler Kleinplanet im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter bewegt sich mit etwa 0,5"/min. Um zu verstehen warum es eine Herausforderung ist ein so schnelles Objekt abzulichten muss man noch ein paar Daten der eingesetzten Instrumente kennen.

Apogee AP7 CCD-Kamera (gekühlt)
Auflösung: 512 x 509 Pixel
Chiptemperatur zur Aufnahemzeit: -20°C

Newton-Spiegelteleskop
Öffnung: 45 cm
Öffnungsverhältnis: 1/4,4

Mit dieser Kombination ergibt sich ein Gesichtsfeld der Kamera von ca. 21' x 21'. Der Vollmond hat einen Durchmesser von 30'. Die Pixelgröße umfasst 2,5"

Um die Position des Kleinplaneten auf den Aufnahmen vernünftig vermessen zu können, sollte er sich während der Belichtung nicht mehr als zwei Pixel bewegen. Also max. 5". Bei einer Geschwindigkeit von 8,67"/s bewegt sich 2010 KO10 also ca. 3,5 Pixel/s. Mit einer Belichtungszeit von 0,5s kommen wir also gut hin und bei 15 mag Helligkeit erscheint er auch noch ausreichend hell auf den Aufnahmen. Bei einer so kurzen Belichtungszeit (normal sind 60 s) müssen auch noch genügend Sterne auf der Aufnahme zu erkennen sein, die von der Auswertesoftware zur Positionsbestimmung herangezogen werden können. Auch das war hier glücklicherweise gegeben.

Zum Schluss ist noch zu Überlegen wie man das Telskop positioniert. Bei einem so schnellen Objekt ist es fast unmöglich das Telskop bzw. das Gesichtsfeld der Kamera direkt auf das Objekt zu positionieren. Bis man die erste Aufnahme gemacht hat ist der Brocken schon über das halbe Gesichtsfeld gewandert. Das Geschickteste ist vorhalten und das Objekt in das Gesichtsfeld ziehen zu lassen während man eine ganze Aufnahmeserie macht.

Zusammengefasst ergibt sich die Herausforderung ein solches Objekt erfolgreich zu verfolgen und zu vermessen durch die richtige Wahl der Belichtungszeit, die hierbei sehr kurz sein muss und der Methode zur Positionierung des Telskops.

So - damit konnte es dann losgehen. Da der Download des Bildes von der Kamera auf den Computer ca. 11 s dauert, liegen mit Belichtungszeit und Auslöseverzögerung zwischen jeder Aufnahme etwa 11,6 s. Zwischen der ersten und letzten Aufnahme der obigen Animation liegen ca. 2:20 Minuten.

Die Auswertung wurde mit der Software Astrometrica vorgenommen. Die Positionsdaten wurden gespeichert, in eine E-Mail gepackt und an das Minor Planet Center MPC in den USA geschickt. Dort werden alle Positionsmessungen für alle Kleinplaneten (und Kometen) weltweit gesammelt und zur Bahnberechnung des jeweiligen Objekts herangezogen. Sind die Bahndaten hinreichend bekannt kann daraus für jeden Zeitpunkt der Aufenthaltsort des Objekts berechnet werden. So stellt man auch fest ob eines dieser Objekte der Erde zu nahe kommt. 2010 KO10 gehörte so gesehen durchaus zu den Objekten die man genauer im Auge behalten sollte. Ein Brocken dieser Größe hat bei einem Einschlag eine nicht zu unterschätzende Zerstörungskraft. Wegen seiner Größe - oder besser Winzigkeit - ist eine Verfolgung bzw. eine frühe Wiederentdeckung nicht ganz einfach.

03.06.2010 Albert Heller - Starkenburg-Sternwarte e.V