Im Jahr 2014 hat die Europäische Weltraumorganisation (ESA) RosettaRaumfahrzeug hat Geschichte geschrieben, als es sich mit Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko . Diese Mission wäre die erste ihrer Art, bei der ein Raumschiff einen Kometen abfing, ihm auf seiner Umlaufbahn um die Sonne folgte und einen Lander auf seine Oberfläche entsandte. In den nächsten zwei Jahren würde der Orbiter diesen Kometen untersuchen, in der Hoffnung, Dinge über die Geschichte des Sonnensystems aufzudecken.
In dieser Zeit wies Rosettas Wissenschaftsteam den Orbiter auch an, nach Anzeichen des Bugschocks des Kometen zu suchen – der Grenze, die sich durch die Wechselwirkung mit dem Sonnenwind um Objekte bildet. Im Gegensatz zu dem, was sie dachten, a Kürzlich durchgeführte Studie hat enthüllt, dass es Rosetta gelungen ist, Anzeichen eines Bogenstoßes um den Kometen in seinen frühen Stadien zu entdecken. Dies ist das erste Mal in der Geschichte, dass die Bildung eines Bugstoßes in unserem Sonnensystem beobachtet wurde.
Wie bereits erwähnt, sind Bogenschocks das Ergebnis geladener Teilchen (Plasma), die von der Sonne (auch bekannt als Sonnenwind) austreten und Objekte auf ihrem Weg abfangen. Dieser Vorgang führt zur Bildung einer gekrümmten, stationären Stoßwelle vor dem Objekt. Sie werden so genannt, weil sie bei der Visualisierung einem Bug ähneln und ihr Verhalten den Wellen ähnelt, die sich um den Bug eines Schiffes bilden, wenn es durch turbulentes Wasser schneidet.
Rosetta beobachtet, wie der Kometenbogenschock Gestalt annimmt, während sie sich der Sonne nähert (links) und von ihr wegfliegt (rechts). Bildnachweis: ESA
Neben Planeten und größeren Körpern wurden auch Bogenschocks um Kometen entdeckt. Im Laufe der Zeit kann sich die Wechselwirkung zwischen dem Plasma der Sonne und einem Objekt auf das Objekt selbst, seinen Bugstoß und die Umgebung auswirken. Da Kometen eine hervorragende Möglichkeit sind, Plasma im Sonnensystem zu untersuchen, hoffte das Rosetta-Team, einen Bugschock um den Kometen 67P zu entdecken und aus nächster Nähe zu untersuchen.
Um das zu erreichen,Rosettaflog zwischen 2014 und 2016 über 1500 km (932 Meilen) vom Zentrum von 67P weg, um nach großräumigen Grenzen um den Kometen zu suchen. Ohne Wissen des damaligen Missionsteams flog Rosetta tatsächlich mehrere Male direkt durch den Bugstoßdämpfer, bevor und nachdem der Komet seinen sonnennächsten Punkt auf seiner Umlaufbahn erreicht hatte.
Als Herbert Gunell – ein Forscher der Königlich Belgisches Institut für Weltraumaeronomie , Universität Umeå, und einer der Hauptautoren der Studie – erklärt in einer ESA Pressemitteilung :
„Wir suchten nach einem klassischen Bogenstoßdämpfer in einem Bereich, den wir erwarten würden, weit weg vom Kern des Kometen, fanden aber keinen. Daher kamen wir ursprünglich zu dem Schluss, dass Rosetta keine Art von Stoßdämpfer entdeckt hatte Schock. Es scheint jedoch, dass das Raumfahrzeug tatsächlich einen Bugstoßdämpfer gefunden hat, dieser jedoch noch in den Kinderschuhen steckt. In einer neuen Analyse der Daten haben wir ihn schließlich etwa 50-mal näher am Kern des Kometen entdeckt als im Fall von 67P erwartet. Es hat sich auch auf eine Weise bewegt, die wir nicht erwartet hatten, weshalb wir es zunächst verpasst haben.“
Künstlerische Darstellung von Rosetta, die den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko umkreist. Quelle: ESA, Bild von AOES Medialab
Der erste Nachweis fand am 7. März 2015 statt, als der Komet mehr als 2 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt war – also die doppelte Entfernung zwischen Erde und Sonne. Als sich der Komet der Sonne näherte,RosettaDie Daten zeigten Anzeichen für einen beginnenden Bogenstoß. Dieselben Indikatoren wurden am 24. Februar 2016 entdeckt, als sich der Komet von der Sonne entfernte.
Ein klarer Hinweis darauf, dass es sich in den frühen Stadien der Bildung um einen Bogenstoß handelte, war seine Form. Im Vergleich zu voll entwickelten Bugschocks, die um andere Kometen beobachtet wurden, war die um den Kometen 67/P entdeckte Grenze asymmetrisch und breiter als gewöhnlich. Als Charlotte Goetz, Forscherin der Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik die die Studie mit geleitet haben, erklärt :
„Eine so frühe Phase der Entwicklung eines Bogenstoßes um einen Kometen war noch nie vor Rosetta eingefangen worden. Der Säuglingsschock, den wir in den Daten von 2015 entdeckten, wird sich später zu einem voll entwickelten Bugschock entwickelt haben, als sich der Komet der Sonne näherte und aktiver wurde – wir sahen dies jedoch in den Rosetta-Daten nicht, da das Raumfahrzeug zu nahe war auf 67P zu diesem Zeitpunkt, um den Schock 'Erwachsener' zu erkennen. Als Rosetta ihn 2016 wieder entdeckte, war der Komet auf dem Weg zurück von der Sonne, also befand sich der Schock, den wir sahen, im gleichen Zustand, aber er war „unverformt“ statt sich zu bilden.“
Um die Eigenschaften des Bugstoßdämpfers zu bestimmen, untersuchte das Forschungsteam Daten aus dem Rosetta Plasma-Konsortium – eine Suite von fünf verschiedenen Instrumenten, die entwickelt wurden, um die Plasmaumgebung um Comet 67P zu untersuchen. Durch Kombination dieser Daten mit einem Plasmamodell konnten sie die Wechselwirkungen des Kometen mit dem Sonnenwind simulieren.
Sie fanden heraus, dass das Magnetfeld stärker und turbulenter wurde, als sich der Bogenstoß um Rosetta bildete. Diese war dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Bugstoßes selbst periodisch hochenergetische geladene Teilchen erzeugt und erhitzt wurden. Zuvor bewegten sich diese Teilchen langsamer und der Sonnenwind war im Allgemeinen schwächer.
Dies sei das Ergebnis, dass Rosetta bei den ersten Messwerten „stromaufwärts“ eines Bogenstoßes war und dann bei den zweiten Messwerten „stromabwärts“ – was mit der Annäherung und Entfernung des Kometen von der Sonne übereinstimmte. Als Matt Taylor, ein Rosetta-Projektwissenschaftler der ESA, angegeben :
„Diese Beobachtungen sind die ersten eines Bogenschocks, bevor er sich vollständig ausbildet, und sind einzigartig, da sie vor Ort am Kometen und am Schock selbst gesammelt wurden. Dieses Ergebnis unterstreicht auch die Stärke der Kombination von Multi-Instrument-Messungen und Simulationen. Es ist vielleicht nicht möglich, ein Rätsel mit einem einzigen Datensatz zu lösen, aber wenn Sie wie in dieser Studie mehrere Hinweise zusammenbringen, kann das Bild klarer werden und einen echten Einblick in die komplexe Dynamik unseres Sonnensystems – und der darin befindlichen Objekte – bieten. wie 67P.“
Die Entdeckung dieses Bugschocks in der Formation war nicht nur eine historische Entdeckung, sondern bot auch eine einzigartige Gelegenheit, In-situ-Messungen der Plasmaumgebung des Sonnensystems zu sammeln. Obwohl Rosettabeendete seine Mission Durch den Einschlag auf der Kometenoberfläche vor zwei Jahren können die Wissenschaftler weiterhin von den Daten profitieren, die sie während der Zeit, in der er den Kometen 67/P umkreiste, gesammelt haben.
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