Vor wenig mehr als einem Jahr hat Raumsonde Rosetta den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko erreicht. Seitdem begleitet sie den Himmelskörper auf seinem Weg um die Sonne und beide haben heute, am 13. August 2015, um 4:03 MESZ einen ganz besonderen Punkt erreicht: Das Perihel also den Punkt der Bahn, der der Sonne am nächsten liegt. Im Vergleich mit anderen Kometen die der Sonne so enorm nahe kommen das sie dabei zerstört werden hält Tschurjumow-Gerasimenko allerdings einen ausreichend großen Sicherheitsabstand. Er hat sich nur auf 185 Millionen Kilometer angenähert und war damit weiter von der Sonne entfernt als es die Erde ist (deren mittlerer Abstand zur Sonne ca. 150 Millionen Kilometer beträgt). Trotzdem ist es ein wichtiger und vor allem interessanter Zeitpunkt für den Kometen und die Wissenschaftler, die ihn erforschen. Da es keine Atmosphäre gibt, über die sich die Wärme verteilen bzw. die das Licht reflektieren kann, wird es auf dem Kometen durchaus recht heiß werden: Bis zu 80 Grad Celsius hat es an den wärmsten Stellen. Das sorgt natürlich auch dafür, dass Tschurjumow-Gerasimenko in dieser Zeit der Annäherung besonders aktiv ist, also besonders viel seines Eises in Form von Gas ins All entkommt und dabei Staub und Gestein mit sich reißt.
Aktivität auf 67P. Der am 29. Juli 2015 beobachtete Gas-Jet schießt mit ca. 10 m/s ins All und dauerte nur knapp eine halbe Stunde (Bild: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA)
Diese Aktivität ist eines der Phänomene, das die Wissenschaftler erforschen wollen und weswegen man sich mit Rosetta überhaupt so lange beim Kometen aufgehalten hat. Der viele Staub macht die Mission aber auch schwierig, denn die Sensoren, mit denen sich Rosetta orientiert, werden dadurch gestört. Normalerweise beobachtet eine Kamera die Sterne und bestimmt aus den Mustern ihre Position. Wenn da aber alles voll mit Staub ist, bringt das die Sensoren durcheinander und sie wissen nicht mehr, was Stern ist und was Staubkorn. Damit Rosetta nicht die Orientierung verliert und sich sicherheitshalber selbst abschaltet (was in der Vergangenheit schon einmal passiert ist), hält die Raumsonde derzeit einen Abstand von 300 Kilometern zum Kometen.
Daten werden aber natürlich weiterhin gesammelt – genau so wie in den letzten Monaten. Die Europäische Weltraumagentur ESA ist zwar mit ihren Daten nicht so freigiebig wie es sich manche wünschen, aber wissenschaftliche Arbeiten sind in der Vergangenheit natürlich trotzdem schon veröffentlicht und ein paar davon sogar frei verfügbar. Manche direkt von Rosetta-Forschern; manche von anderen Astronomen, die sich trotzdem mit dem Kometen beschäftigt haben. Ich möchte sie hier kurz zusammen fassen (und da ich nicht weiß, ob ich wirklich alle frei verfügbaren Artikel gefunden habe, würde ich mich über Hinweise freuen, falls ich etwas übersehen habe):
- “The rotation state of 67P/Churyumov-Gerasimenko from approach observations with the OSIRIS cameras on Rosetta” (September 2014): In dieser Arbeit wurden Daten ausgewertet, die schon während des Anflugs auf den Kometen gesammelt worden sind. Man hat untersucht, wie sich die Rotation des Himmelskörpers im Laufe der Zeit verändert. Bevor der Komet im Jahr 2009 das letzte Mal sein Perihel erreicht hatte, rotierte er mit einer Geschwindigkeit von 12,76 Stunden um seine Achse; nach dem Perihel waren es 12,4 Stunden. Es wird jetzt natürlich interessant zu beobachten, wie sich der aktuelle Perihel-Durchgang auf die Rotationsgeschwindigkeit auswirkt.
- “Orbital elements of the material surrounding comet 67P/Churyumov-Gerasimenko” (April 2015): Als Himmelsmechaniker finde ich diese Arbeit natürlich besonders interessant. Die Wissenschaftler haben sich Staubkörner in der Koma des Kometen extrem genau angesehen und probiert, deren Umlaufbahnen zu bestimmen. Das ist natürlich nicht so ganz einfach; vor allem weil man dazu auch wirklich genau Daten braucht. Aber immerhin hat man vier Staubkörner untersuchen und bei dreien eine zumindest annähernde Bahn bestimmen können. Sie befanden sich in einem elliptischen Orbit um den Kometenkern; waren also an 67P gebunden. Es kann aber auch durchaus sein, dass diese Teilchen irgendwann auf hyperbolischen Bahnen den Kometen verlassen. Untersuchungen dieser Art sind relevant, wenn man verstehen will, wie ein Komet seinen Staub im Sonnensystem verteilt (und beispielsweise Sternschnuppenschauer verursacht).
- “Spectrophotometric properties of the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from the OSIRIS instrument onboard the ROSETTA spacecraft” (Mai 2015): In dieser Arbeit wurden dann schon Beobachtungen ausgewertet, die aus der unmittelbaren Nähe beim Kometen gemacht worden sind. Mit den Kameras von Rosetta hat man den Himmelskörper in verschiedenen Filtern beobachtet und aus der unterschiedlichen Reflektion des Lichts unterschiedlicher Wellenlänge Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der Oberfläche gezogen. Der Komet ist, verglichen mit anderen Himmelskörpern, enorm dunkel; seine Oberfläche reflektiert also nur wenig Licht. Verglichen mit anderen Kometen die man bis jetzt aus der Nähe betrachtet hat, ist 67P aber einer mit einer sehr hellen Oberfläche. Es gibt auch starke Variationen, je nachdem, wo am Kometen man sich befindet. Manche Gegenden reflektieren bis zu 16 Prozent mehr Licht als der Durchschnitt, bei anderen sind es 10 Prozent unter dem Mittelwert. So lassen sich auch Regionen identifizieren, in denen besonders viel Eis vorhanden ist.
- “Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko: Constraints on its origin from OSIRIS observations” (Mai 2015): Diese interessante Arbeit beschäftigt sich mit der Herkunft des Kometen. Schon recht früh wusste man ja, dass der Komet einen doppelten Kern hat. Es stellte sich daher die Frage, ob der Komet schon von Anfang an so beschaffen war, oder ob die beiden Hälften sich erst irgendwann später zusammengefügt haben. Mit Daten über die Dichte des Kometen und der verschiedenen Regionen und Modellrechnungen haben die Wissenschaftler diese Hypothesen untersucht und kommen zu dem Schluss, dass ein Ursprung durch eine “sanfte Kollision” durchaus möglich und sogar wahrscheinlich ist.
- “Regional surface morphology of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from Rosetta/OSIRIS images” (Mai 2015): Klingt auch interessant, aber obwohl dieser Artikel angeblich frei verfügbar sein soll schaffe ich es nicht, den Link zur pdf-Datei zu öffnen. Kann also auch nichts näheres darüber sagen – vielleicht klappt es ja später noch.
- “Geomorphology of the Imhotep region on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from OSIRIS observations” (Mai 2015): Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Gegend auf dem Kometen, die den Namen Imhotep bekommen hat. Die hat man mittlerweile wirklich gut analysiert und Bilder mit einer Auflösung von wenigen Zentimetern pro Pixel gemacht. Der Artikel gibt einen Überblick über die verschiedenen geologischen Strukturen die dort zu finden sind:
- “OSIRIS observations of meter-size exposures of H2O ice at the surface of 67P/Churyumov-Gerasimenko and interpretation using laboratory experiments” (Mai 2015): Hier hat man sich die Bereiche auf der Oberfläche des Kometen genau angesehen, in denen Eis zu finden ist. Die durchmessen oft nur wenige Meter und man findet sie sowohl massiert in schattigen Regionen oder vereinzelt irgendwo sonst am Kometen. Ursprünglich hat man ja einfach nur “helle Flecke” auf der Oberfläche beobachtet aber in dieser Arbeit konnten die Forscher ziemlich gut nachweisen, das es sich dabei tatsächlich um offengelegtes Eis handeln muss.
- “Search for satellites near comet 67P/Churyumov-Gerasimenko using Rosetta/OSIRIS images” (Mai 2015): Viele Kleinkörper im Sonnensystem haben “Monde” bzw. Satelliten. Das könnte auch bei 67P der Fall sein und würde dabei helfen, zu verstehen, wie er entstanden ist. Solche Minimonde sind ja oft das Überbleibsel früherer Kollisionen – aber bei Tschurjomow-Gerasimenko bliebt die Suche nach Satelliten bisher erfolglos, wie diese Arbeit berichtet. Alles was größer als 6 Meter und dem Kometen näher als 20 Kilometer ist, hätte man mit Rosetta schon entdeckt; ebenso alles was größer als 1 Meter und näher als 110 Kilometer. Und die Forscher kommen zu dem Schluss, das es extrem unwahrscheinlich ist, in Zukunft noch etwas zu finden.
- “Insolation, erosion, and morphology of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko” (Mai 2015): In dieser Arbeit geht es darum, die Stärke des Sonnenlichts in verschiedenen Gegenden des Kometen zu untersuchen und vorherzusagen, wie sich das auf die Aktivität auswirkt und wie das alles mit der Geografie des Himmelskörpers zusammenhängt. So ein Komet kann ja durchaus sehr absurde Formen haben und bestimmte Regionen können das Licht so reflektieren, dass sich die Aktivität anderswo dadurch erhöht. Je nach Stärke der Aktivität können sich Oberflächenstrukturen auch komplett auflösen. Mit ihrem Modell konnten die Wissenschaftler erklären, wieso man in der Hapi-Region schon früh starke Aktivität sehen konnte.
- “Solar wind sputtering of dust on the surface of 67P/Churyumov-Gerasimenko” (Mai 2015): Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss des Sonnenwindes auf den Kometen. Die energiereichen Teilchen von der Sonne können einzelne Atome aus der Oberfläche herauslösen (“Sputtern”) und ob und in welchem Ausmaß das stattfindet, hat man hier mit den von Rosetta gewonnenen Daten untersucht. Dabei hat man vor allem Kalium, Natrium, Silizium und Calcium gefunden und ihre jeweilige Menge mit der Stärke des gerade herrschenden Sonnenwindes in Verbindung gebracht.
- “Rosetta observations of solar wind interaction with the comet 67P/Churyumov-Gerasimenko” (Mai 2015): Der Sonnenwind ist auch das Thema dieser Arbeit. Hier ging es um die Frage, wie der Sonnenwind von der Koma des Kometen abgelenkt wird. Die Daten zeigen, dass Protonen des Sonnenwinds stärker abgelenkt werden als Helium-Kerne und das alles noch dazu davon abhängt, wie stark und orientiert das interplanetare Magnetfeld gerade ist, was wiederum unter anderem von den geladenen Teilchen beeinflusst wird, die von der Kometenoberfläche ins All gelangen.
- “Redistribution of particles across the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko” (Mai 2015): In diesem Artikel haben die Astronomen untersucht, wie sich Material auf der Oberfläche des Kometen verteilt und wie es von einer Ecke des Himmelskörpers zur anderen transportiert werden kann. Das passiert durch einen Mechanismus, den die Forscher “airfall” nennen, also im Wesentlichen starke Aktivitätsausbrüche, bei denen Gas- und Staubfontänen Material durch die Gegend schleudern. Auf den hochauflösenden Bildern die Rosetta gemacht hat, wurden entsprechende Ereignisse identifiziert und untersucht.
- “The changing rotation period of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko controlled by its activity” (Mai 2015): Ein weiterer Artikel der sich mit der Rotation des Kometen beschäftigt. Im Gegensatz zur ganz am Anfang erwähnten Arbeit hat man hier schon neue Daten gewonnen und ein Modell erstellt das zeigt, das sich die Rotationsgeschwindigkeit erhöhen wird, wenn sich der Komet der Sonne nähert. Grund dafür ist die verstärkte Aktivität auf der Oberfläche. Aber auch die Form des Kometen spielt eine Rolle, weswegen die Rotation nach dem Durchlaufen des Perihels schnell wieder langsamer werden sollte.
- “Distribution of water around the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko at 3.4 AU from the Sun as seen by the MIRO instrument on Rosetta” (Mai 2015): In dieser Arbeit wurden Daten von MIRO ausgewertet, dem Rosetta-Instrument das Mikrowellen messen kann. Man hat damit untersucht, wie sich Wassermoleküle in der Koma des Kometen verteilen. Auch hier hat man festgestellt, dass die Aktivität – durch die das Wasser ja überhaupt erst ins All gelangt – nicht nur von der Stärke des Sonnenlichts abhängt, sondern auch der Form des Kometen.
- “Evolution of the ion environment of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko – Observations between 3.6 and 2.0 AU” (Mai 2015): Auch Wasser, aber mit einem anderen Instrument, haben die Astronomen in dieser Arbeit untersucht. Diesmal ging es um Wasser-Ionen, also geladene Teilchen. Deren Menge, Verteilung und Eigenschaften hat man während eines längeren Zeitraums untersucht während dem sich der Abstand des Kometen von der Sonne deutlich verändert hat. Untersuchungen dieser Art waren ja einer der Gründe, warum man extra den langen Weg auf sich genommen hat und nicht gewartet hat, bis der Komet seinen erdnächsten Punkt erreicht um Rosetta in eine Umlaufbahn zu bringen. Man wollte eben genau mitverfolgen, wie sich dort alles verändert, während er seiner Bahn um die Sonne folgt. Dass sich das durchaus lohnt, zeigt auch diese Arbeit, die zum dem Schluss kommt, dass der Zusammenhang zwischen der Menge der ins All entkommenden Wasser-Ionen und dem Abstand des Kometen zur Sonne absolut nicht linear, sondern viel komplizierter ist. Solche Ergebnisse wird es vermutlich noch viel öfter geben… immerhin haben wir das erste Mal die Gelegenheit, einen Kometen so detailliert zu untersuchen und all die Faktoren (Form, Sonnenwind, etc) zu berücksichtigen, über die wir bisher keine Daten sammeln konnten.
- “Observation of a New Type of Low Frequency Waves at Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko” (Mai 2015): In dieser Arbeit geht es um die Messung des Magnetfelds des Kometen; im innersten Bereich seiner Koma. Das wird, so zeigen die Messungen, durch Oszillationen mit großen Amplituden dominiert; etwas, was man bei anderen Kometen in der Form nicht beobachtet hat. Und – siehe die Arbeiten weiter oben über Sputtering und Sonnenwind – das hat natürlich wieder Auswirkungen auf die Art und Weise, wie sich das ganze Material das vom Kometen ins All hinaus entkommt verhält.
- Gravitational slopes, geomorphology, and material strengths of the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from OSIRIS observations” (Mai 2015): In dieser Arbeit geht es um die Gravitation, die auf der Oberfläche des Kometen wirkt. Die ist natürlich erstmal viel, viel schwächer als die auf die Erde. Aber zusätzlich muss sie nicht immer nach “unten” wirken. Das sind wir nur auf der Erde so gewohnt, weil unser Planet mehr oder weniger kugelförmig ist. 67P ist aber weit von so einer simplen Form entfernt und daher wirkt auch die Gravitation mal hierhin und mal dorthin. Wie das mit den Oberflächenstrukturen dort zusammenhängt, haben die Astronomen in dieser Arbeit untersucht und gezeigt, dass sich die Größenverteilung des dort herumliegenden Materials auf diese Weise erklären lässt.
- “What drives the dust activity of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko?” (Juni 2015): Hier geht es wieder um die Aktivität des Kometen und die Frage, wie überhaupt Material seine Oberfläche verlassen kann. Die Details dieses Prozesses sind immer noch nicht komplett verstanden, denn viele Staubtteilchen sind eigentlich zu groß als das sie durch den Druck des Gases ins All geschleudert werden könnten. Beziehungsweise vielleicht doch, aber das hängt von der genauen Struktur der Oberfläche ab. In dieser Arbeit haben die Wissenschaftler probiert zu modellieren, wie sich diese Struktur verändert, wenn sich der Komet der Sonne nähert und berechnet, welche Arten von Teilchen in welchem Fall den Kometen verlassen können und welche nicht.
- “Measurements of the Near-Nucleus Coma of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with the Alice Far-Ultraviolet Spectrograph on Rosetta” (Juni 2015): Dieser Artikel beschäftigt sich mit den Messungen, die mit der Ultraviolettkamera Alice der Raumsonde gemacht worden sind. Alice hat die Koma betrachtet, also die aus Gas und Staub bestehende Wolke, in die sich der Kometenkern mit zunehmender Aktivität einhüllt. Bei Abständen zwischen 10 und 80 Kilometer von der Oberfläche hat man vor allem Wasserstoff und Sauerstoff gefunden, der dank der Alice-Beobachtungen auf Wasserdampf zurückgeführt werden konnte, der durch die Einstrahlung von Sonnenlicht in seine Bestandteile aufgespalten worden ist.
So weit meine Literaturliste. Wie gesagt: Es gibt noch viel mehr Rosetta-Forschung, aber nicht alles davon ist frei verfügbar (und ich schreibe ja in meinem Blog nicht über nicht frei verfügbare Forschungsergebnisse). Und viel mehr Forschungsergebnisse werden in den nächsten Jahren noch veröffentlicht werden. Wahrscheinlich sogar in den nächsten Jahrzehnten… Das, was gerade bei Tschurjomow-Gerasimenko an Daten gesammelt wird, ist tatsächlich völlig einzigartig und wird die Astronomen noch sehr lange beschäftigen.
Eis auf dem Kometen (Bild: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA)
Wer Lust hat, ein paar der Rosetta-Wissenschaftler über ihre Arbeit sprechen zu hören, der kann heute beim Perihelion-Hangout teilnehmen. Heute (13. August 2015), ab 15 Uhr MESZ wird hier ein Livestream übertragen bei dem die Forscher Rosettas “Tag in der Sonne” feiern. Ich jedenfalls bin schon sehr gespannt, was wir in Zukunft noch an Erkenntnissen von dieser tollen Mission zu erwarten haben!
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