Zum ersten Mal haben Menschen im Voraus vorhergesagt, dass eine Sonde den Schweif eines Kometen durchqueren würde. Mal sehen, wie dieser Komet aussieht!

Die ESA-Raumsonde Solar Orbiter wird in den kommenden Tagen den Schweif des Kometen ATLAS passieren. Zwar wird die neu gestartete Raumsonde zu diesem Zeitpunkt noch keine wissenschaftlichen Daten sammeln, doch arbeiten Missionsexperten bereits daran, sicherzustellen, dass die vier wichtigsten Instrumente während dieser einzigartigen Begegnung eingeschaltet sind. Der Solar Orbiter wurde am 10. Februar 2020 gestartet und seitdem führen Wissenschaftler und Ingenieure eine Reihe von Tests und Einrichtungsverfahren durch. Der Abschlusstermin dieser Phase ist auf den 15. Juni festgelegt, sodass die Raumsonde bei ihrem ersten Perihel Mitte Juni voll funktionsfähig sein kann.

Die Entdeckung einer zufälligen Begegnung mit einem Kometen hat die Angelegenheit jedoch noch dringlicher gemacht. Ein unerwarteter Vorbeiflug am Schweif eines Kometen kommt bei Weltraummissionen nur selten vor. Wissenschaftler wissen, dass dies bisher nur sechsmal bei Missionen passiert ist, bei denen es nicht speziell um die Jagd nach Kometen ging. Alle derartigen Begegnungen wurden erst nach dem Auftreten der Ereignisse in den Daten der Raumsonde entdeckt, und die bevorstehende Kreuzung des Solar Orbiter mit dem Kometen war die erste Mission, die dies im Voraus vorhersagte. Dies wurde von Geraint Jones vom Murad Space Science Laboratory am University College London (Großbritannien) bemerkt, der solche Begegnungen seit 20 Jahren untersucht.

Er entdeckte die erste unerwartete Durchquerung eines Kometenschweifes im Jahr 2000, als er eine merkwürdige Störung in den Daten untersuchte, die 1996 von der ESA/NASA-Raumsonde Ulysses zur Sonnenforschung aufgezeichnet worden waren. Die Untersuchung ergab, dass die Raumsonde den Schweif des Kometen Yakuta durchquerte, der auch als „Großer Komet von 1996“ bekannt ist. Kurz nach der Ankündigung durchquerte Ulysses den Schweif eines weiteren Kometen und dann im Jahr 2007 den eines dritten Kometen. Als Geraint Anfang des Monats erkannte, dass Solar Orbiter in nur wenigen Wochen 44 Millionen Kilometer flussabwärts vom Kometen C/2019 Y4 (ATLAS) ankommen würde, benachrichtigte er umgehend das ESA-Team.

Perfektes Erkennungsinstrument

Solar Orbiter ist mit zehn In-situ- und Fernerkundungsinstrumenten ausgestattet, um die Sonne und den Strom geladener Teilchen zu untersuchen, den sie in den Weltraum abgibt. Glücklicherweise eignen sich die vier vor Ort befindlichen Instrumente auch hervorragend zur Untersuchung von Kometenschweifen, da sie die Bedingungen rund um die Raumsonde messen und so Daten über Staubkörner und geladene Teilchen liefern können, die vom Kometen ausgestoßen werden. Diese Emissionen bilden die beiden Schweife des Kometen: einen Staubschweif, der in der Umlaufbahn des Kometen verbleibt, und einen Ionenschweif, der direkt auf die Sonne zeigt. Solar Orbiter wird zwischen dem 31. Mai und dem 1. Juni den Ionenschweif des Kometen ATLAS und am 6. Juni seinen Staubschweif passieren.

Wenn der Ionenschweif dicht genug ist, könnte das Magnetometer (MAG) des Solar Orbiter Änderungen im interplanetaren Magnetfeld feststellen, wenn es mit Ionen im Schweif des Kometen interagiert, während der Solar Wind Analyser (SWA) einige der Schweifpartikel direkt erfassen könnte. Wenn Solar Orbiter den Staubschweif durchquert, ist es je nach dessen Dichte (die äußerst schwer vorherzusagen ist) möglich, dass ein oder mehrere winzige Staubkörner mit einer Geschwindigkeit von mehreren zehn Kilometern pro Sekunde auf die Raumsonde treffen. Dies stellt zwar kein erhebliches Risiko für Raumfahrzeuge dar, die Staubkörner selbst können jedoch beim Aufprall verdampfen und winzige Wolken aus elektrisch geladenem Gas oder Plasma bilden, die von Radio- und Plasmawelleninstrumenten (RPW) erkannt werden können.

Unerwartete Begegnungen wie diese stellen einzigartige Chancen und Herausforderungen für die Mission dar, aber das ist gut so! Solche Gelegenheiten gehören zum Abenteuer Wissenschaft. Eine der Herausforderungen besteht darin, dass es aufgrund der Inbetriebnahme unwahrscheinlich erscheint, dass alle Instrumente rechtzeitig fertig sein werden. Dank der außerordentlichen Anstrengungen des Instrumententeams und des Missionsbetriebsteams der ESA werden nun alle vier Instrumente vor Ort eingeschaltet und erfassen Daten. Allerdings wird es notwendig sein, die Instrumente zu bestimmten Zeiten wieder in den Inbetriebnahmemodus zu schalten, um sicherzustellen, dass die Mission die Frist vom 15. Juni einhalten kann.

Erwarte das Unerwartete

Eine weitere Herausforderung ist das Verhalten des Kometen ATLAS, der am 28. Dezember 2019 entdeckt wurde. In den folgenden Monaten wurde er so hell, dass sich die Astronomen fragten, ob er im Mai mit bloßem Auge sichtbar sein würde. Unglücklicherweise zerbrach der Komet Anfang April. Infolgedessen nahm auch seine Helligkeit deutlich ab und eine weitere Fragmentierung Mitte Mai schwächte den Kometen noch weiter, sodass es unwahrscheinlich wurde, dass er von Solar Orbiter entdeckt werden konnte. Auch wenn die Wahrscheinlichkeit einer Entdeckung gesunken ist, lohnt sich der Aufwand noch immer. Mit jeder Begegnung mit einem Kometen erfahren Forscher mehr über diese faszinierenden Objekte.

Wenn Solar Orbiter die Anwesenheit des Kometen ATLAS erkennt, wird er mehr über die Wechselwirkung von Kometen mit dem Sonnenwind erfahren, zum Beispiel, ob Erwartungen über das Verhalten von Staubschweifen mit Forschungsmodellen übereinstimmen. Alle Missionen, bei denen Kometen angetroffen werden, liefern Teile des Puzzles. Geraint ist der leitende Forscher für die zukünftige Kometenabfangmission der ESA, eine Mission mit drei Raumfahrzeugen, deren Start für 2028 geplant ist. Dabei wird ein unbekannter Komet näher vorüberfliegen, der unter den neu entdeckten Kometen ausgewählt wird, und zwar näher am Startzeitpunkt (oder sogar später).

Der Sonne ganz nah

Solar Orbiter umkreist derzeit die Sonne zwischen den Umlaufbahnen von Venus und Merkur. Sein erstes Perihel findet am 15. Juni in einer Entfernung von etwa 77 Millionen Kilometern von der Sonne statt. In den nächsten Jahren wird er sich der Sonnenoberfläche innerhalb der Umlaufbahn des Merkur noch weiter nähern, bis auf etwa 42 Millionen Kilometer. Inzwischen ist der Komet ATLAS bereits da und nähert sich seinem eigenen Perihel, das voraussichtlich am 31. Mai in einer Entfernung von etwa 37 Millionen Kilometern von der Sonne eintreten wird. Yannis Zouganelis, stellvertretender Projektwissenschaftler der ESA für Solar Orbiter, sagte:

Dieser Vorbeiflug eines Kometenschweifes ist auch deshalb so aufregend, weil er zum ersten Mal so nah an der Sonne stattfindet, da der Kern des Kometen innerhalb der Umlaufbahn des Merkur liegt. Eines der wissenschaftlichen Ziele von Solar Orbiter ist es, die Staubumgebung im innersten Sonnensystem zu verstehen. Nahe Kometen wie der Komet ATLAS sind Quellen für inneren heliosphärischen Staub. Diese Forschung wird uns also helfen, nicht nur diesen Kometen, sondern auch die Staubumgebungen von Sternen zu verstehen. Für Solar Orbiter ist die Beobachtung eisiger Kometen anstelle der heißen Sonne sicherlich ein aufregender und unerwarteter Beginn seiner wissenschaftlichen Mission.

Bo Ke Yuan | Forschung/Von: Europäische Weltraumorganisation ESA

Forschungsergebnisse in der Zeitschrift Research Notes der AAS veröffentlicht

DOI: 10.3847/2515-5172/ab8fa6