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Göttingen Rosetta-Mission: Komet spuckt früher
Campus Göttingen Rosetta-Mission: Komet spuckt früher
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16:22 20.08.2013
Verschiedene Aktivitätsphasen während des Umlaufs um die Sonne: Die Helligkeit des Kometen ist ein Indiz für seine Aktivität. Quelle: MPS
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Katlenburg-Lindau

Zu diesem Ergebnis kommen Forscher unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau.

Die Wissenschaftler werteten zahlreiche Beobachtungsdaten aus, die während der zurückliegenden drei Umläufe des Kometen um die Sonne mithilfe erdgebundener Teleskope aufgenommen wurden. Auf diese Weise konnten sie erstmals die Aktivität des Kometen in allen Phasen seines Umlaufs um die Sonne rekonstruieren.

Den Großteil ihres Daseins verbringen Kometen fernab der Sonne als unveränderliche Brocken aus Eis und Gestein. Erst wenn sie sich der Sonne nähern, setzt eine Verwandlung ein: Leichtflüchtige Stoffe verdampfen vom Kometenkern und reißen Fontänen aus Staub mit. Die Teilchen formen die Koma und hüllen den Kometenkern in dieser Atmosphäre vollständig ein.

Aus der Kometenkoma entwickelt sich auch der Schweif, der Kometen ihr charakteristisches Aussehen verleiht. Dennoch sind diese Prozesse längst noch nicht im Detail verstanden. Welche Faktoren setzen dieses Gas- und Staubspucken in Gang? Wie entwickelt sich die Aktivität? Und welche Prozesse auf der Oberfläche und im Kern des Kometen spielen dabei eine Rolle? Diesen Fragen soll die ESA-Raumsonde Rosetta nachgehen.

Nach Winterschlaf reist Rosetta ab Januar weiter

Im nächsten Jahr wird sie am Kometen Churyumov-Gerasimenko eintreffen, im Herbst 2014 eine Landeeinheit auf seiner Oberfläche absetzen und ihn auf seinem Weg in Richtung Sonne begleiten.

„Bereits im März nächsten Jahres könnte Churyumov-Gerasimenko aktiv sein“, fasst Colin Snodgrass, einer der beteiligten MPS-Wissenschaftler, die Ergebnisse der Studie zusammen. Zwei Monate zuvor im Januar 2014 wird die Raumsonde, die den letzten Teil des Weges zum Kometen in einer Art Winterschlaf verbracht hat, wieder eingeschaltet. Das MPS hat die wissenschaftliche Leitung bei drei Instrumenten, ist an fünf weiteren beteiligt und hat wichtige Teile der Landeeinheit entwickelt und beigesteuert. Raumsonde Rosetta starte im Jahr 2004 ins All.
Die Wissenschaftler stützen ihre Vorhersagen auf insgesamt 31 Datensätze, die sie und andere Forschungsgruppen in der Zeit von 1995 bis 2010 an Teleskopen wie etwa dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) aufgenommen haben. Die Aufnahmen zeigen den Kometen an verschiedenen Stellen seiner Umlaufbahn um die Sonne und somit in verschiedenen Phasen der Aktivität.

„Es ist uns gelungen, Daten aus dem kompletten Aktivitätszyklus von Churyumov-Gerasimenko mit ein und derselbe Methode auszuwerten und somit vergleichbar zu machen“, erklärt Snodgrass. „Wir erhalten dadurch erstmals ein umfassendes Bild, wie sich die Aktivität des Kometen auf seinem Weg um die Sonne entwickelt“, ergänzt seine Kollegin Cecilia Tubiana, die ebenfalls am MPS in Kaltlenburg-Lindau forscht.

Exoplaneten-Methode für Kometen angewendet

In ihrer neuen Studie konnten die Forscher viele Aufnahmen, die bisher unbrauchbar waren, auswerten. Schlüssel dazu war eine Methode, mit deren Hilfe Wissenschaftler sonst Exoplaneten aufspüren. Dabei werden Bilder, die kurz hintereinander aufgenommen wurden, voneinander abgezogen. Auf diese Weise verschwindet der unübersichtliche Sternenhintergrund und nur Körper, die wie Kometen ihre Position verändern, kommen zum Vorschein. Danach lässt sich die Helligkeit des Kometen genau bestimmen. Aus dem gesamten Helligkeitsverlauf während eines Sonnenumlaufs lässt sich so rekonstruieren, wie aktiv der Komet zu welchem Zeitpunkt war. Für Kometenbeobachtungen war diese Methode bisher unüblich – und für die meisten Fragestellungen unnötig. Denn bei stärkerer Aktivität lassen sich Kometen in der Regel recht einfach aufspüren.

Die aufwändigen Rechnungen lieferten Erstaunliches. Zur Überraschung der Forscher zeigte der Komet 2007 bereits in einem Abstand von 4,3 Astronomischen Einheiten (etwa 643 Millionen Kilometern) einen deutlichen Helligkeitsanstieg. Dies entspricht dem 4,3-fachen Abstand zwischen Erde und Sonne. Bisher galt als Faustformel, dass Kometen ab einem Abstand von etwa drei Astronomischen Einheiten (etwa 449 Millionen Kilometern) beginnen, Gas und Staub zu freizusetzen. Denn erst in dieser Entfernung erwärmt die Sonne die Kometenoberfläche so stark, dass gefrorenes Wasser gasförmig wird. „Für das frühere Einsetzen der Aktivität, das wir beobachtet haben, muss deshalb ein anderes Gas verantwortlich sein“, so Tubiana.

„Da sich Churyumov-Gerasimenko von Umlauf zu Umlauf recht ähnlich verhält, können wir die Ereignisse im nächsten Jahr gut vorhersagen“, so Dr. Hermann Böhnhardt, leitender Wissenschaftler der Landemission, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. Die Forscher gehen davon aus, dass der Komet nach dem Auftakt im März 2014 den Höhepunkt seiner Aktivität Mitte 2015 erreicht – etwa einen Monat, nachdem er in seinem geringsten Abstand an der Sonne vorbeigeflogen ist.

jes/bk/ph