Simulation von Meteoren mit ASMODEUS

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter https://www.cfa.harvard.edu)

Eine Häufung von Leonid-Meteoren 1999, gesehen in 11,6 Kilometern Höhe während der Leonid Multi Instrument Aircraft Campaign. Astronomen haben ein Meteoren-Simulationsprogramm entwickelt, das hilft, Auswahlfehler zu beurteilen und die Populationen von Meteorschauern abzuschätzen.
NASA / Ames Research Center / ISAS / Shinsuke Abe und Hajime Yano

Ein Meteor ist ein Gesteins- oder Metallkörper, der vom Weltraum mit hoher Geschwindigkeit in die Atmosphäre der Erde (oder die Atmosphäre eines anderen Planeten) eintritt und verglüht; Meteore, welche die Reise größtenteils überleben und am Boden ankommen, werden Meteorite genannt. Meteore besitzen eine große Vielfalt an Größen als auch an Zusammensetzungen, und Meteorite können so ziemlich überall zu jeder Zeit auftreffen. Hinzu kommt, daß sich einzelne Ereignisse nicht wiederholen. Astronomen, die sich für Meteore interessieren, stützen sich daher auf genaue Messungen von verfügbaren Beobachtungen oder der statistischen Verarbeitung von großen Datensätzen, um Vorhersagen und Theorien zu formulieren. Das beste heutige Modell besitzt keine verbindlichen Randbedingungen für wichtige Variablen wie die Leuchtkraft eines Schweifs gegenüber dem Verlust der kinetischen Energie des Objekts. Experimente sind in der Meteorwissenschaft schon in Betracht gezogen worden, aber sie sind bekanntermaßen schwierig. Menschengemachte Objekte zu starten, diese auf Geschwindigkeiten von tausenden Kilometern pro Stunde zu beschleunigen, die verschiedenen Bedingungen eines Meteoreintritts nachzustellen und dann den Verlauf des Abtragens der Schichten zu beobachten, ist schwer und teuer.

Astronom Peter Vereš vom CfA und seine Kollegen haben eine kosteneffektives Zwischenlösung entwickelt: Eine Computersimulation, die virtuelle Meteore auf der Grundlage von Bewegungs-gleichungen, Materialabtrags und Leuchtkraftmodellen hervorbringt, deren Ergebnisse dann begutachtet werden können. Die vom Team entwickelten Programme werden ASMODEUS (All-Sky Meteor Optical Detection Efficiency Simulator) genannt und legen Wert auf die statistische Aufbereitung von großen Meteor-Datensätzen und nicht auf genaue Berechnungen für einzelne Meteore. Schon früher sind mehrere Versuche solcher Simulationen durchgeführt worden, aber keine enthielten ein angemessenes Modell der Atmosphäre oder hatten das Ziel, die erhaltenen Daten mit Beobachtungen direkt zu vergleichen. Die neue Berechnungsmethode enthält Größen für die Erde und ihrer Atmosphäre, Materialeigenschaften des Meteors, Gleichungen für die Flugbahnen, die Schwerkraft und Luftwiderstand berücksichtigen, sowie Materialabtrag und Leuchtdichte; nicht zuletzt beachten die Simulationen die Standorte der virtuellen Beobachter. Von zehntausend simulierten Meteoren wurden 1354 „entdeckt“. Entdeckt wurden die hellsten, während andere (besonders diejenigen, die nahe über den Horizont zogen) nicht überzeugend erkannt wurden; die Verteilung der Eigenschaften der simulierten Meteore wurde dann mit dem Ergebnis der Entdeckungen verglichen. Die Wissenschaftler wollen das Berechnungsverfahren weiter verbessern, indem sie fortschrittlichere Meteoroiddynamik und die Fragmentierung von Meteoren, die eine bruchanfällige Zusammensetzung haben, berücksichtigen. ASMODEUS kann inzwischen genutzt werden, um Auswahlfehler bei bodengebundenen Beobachtungssystemen zu beurteilen und kann helfen, die Massen- und Populationsverteilung von Meteorschauern abzuschätzen.

Literatur:

„ASMODEUS Meteor Simulation Tool“

Martin Baláž, Juraj Tóth, Peter Vereš, Robert Jedicke

Planetary & Space Science 190, 104937, 2020