Komet -Comet

Komet
Komet Hale-Bopp 1995O1.jpg
Komet Hale-Bopp
Eigenschaften
Typ Kleiner Körper des Sonnensystems
Gefunden Sternensysteme
Größenbereich ~10 km breit (Kern)
Dichte 0,6g/cm3
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im Einklang Kategorie Medien
im Einklang Q3559
Weitere Informationen

Ein Komet ist ein eisiger, kleiner Körper im Sonnensystem , der sich erwärmt und beginnt, Gase freizusetzen, wenn er sich der Sonne nähert , ein Prozess, der als Ausgasung bezeichnet wird . Dies erzeugt eine ausgedehnte, gravitativ ungebundene Atmosphäre oder Koma , die den Kern umgibt, und manchmal einen Schweif aus Gas und Staubgas, der aus der Koma ausgeblasen wird. Diese Phänomene sind auf die Auswirkungen der Sonnenstrahlung und des ausströmenden Sonnenwindplasmas zurückzuführen , die auf den Kern des Kometen einwirken. Kometenkerne haben einen Durchmesser von einigen hundert Metern bis zu mehreren zehn Kilometern und bestehen aus losen Ansammlungen von Eis, Staub und kleinen Gesteinspartikeln. Die Koma kann bis zum 15-fachen des Erddurchmessers betragen, während sich der Schweif über eine astronomische Einheit hinaus erstrecken kann . Bei ausreichender Nähe und Helligkeit kann ein Komet ohne Teleskop von der Erde aus gesehen werden und einen Bogen von bis zu 30° (60 Monde) über den Himmel ziehen . Kometen werden seit der Antike von vielen Kulturen und Religionen beobachtet und aufgezeichnet.

Kometen haben normalerweise stark exzentrische elliptische Umlaufbahnen und sie haben eine breite Palette von Umlaufzeiten , die von mehreren Jahren bis möglicherweise zu mehreren Millionen Jahren reichen. Kurzperiodische Kometen haben ihren Ursprung im Kuipergürtel oder seiner zugehörigen Streuscheibe , die jenseits der Neptunbahn liegen . Es wird angenommen, dass langperiodische Kometen in der Oortschen Wolke entstehen , einer kugelförmigen Wolke aus Eiskörpern, die sich von außerhalb des Kuipergürtels bis zur Hälfte des nächsten Sterns erstreckt. Langperiodische Kometen werden durch Gravitationsstörungen von vorbeiziehenden Sternen und der galaktischen Flut in Bewegung in Richtung Sonne versetzt . Hyperbolische Kometen können das innere Sonnensystem einmal durchqueren, bevor sie in den interstellaren Raum geschleudert werden. Das Erscheinen eines Kometen wird als Erscheinung bezeichnet.

Ausgestorbene Kometen , die viele Male nahe an der Sonne vorbeigezogen sind, haben fast ihr gesamtes flüchtiges Eis und ihren Staub verloren und könnten kleinen Asteroiden ähneln. Es wird angenommen, dass Asteroiden einen anderen Ursprung als Kometen haben, da sie sich eher innerhalb der Umlaufbahn des Jupiter als im äußeren Sonnensystem gebildet haben. Die Entdeckung von Hauptgürtelkometen und aktiven Zentauren- Kleinplaneten hat jedoch die Unterscheidung zwischen Asteroiden und Kometen verwischt . Im frühen 21. Jahrhundert wurden einige kleinere Körper mit langperiodischen Kometenumlaufbahnen, aber Eigenschaften von Asteroiden im Inneren des Sonnensystems, als Manx-Kometen bezeichnet . Sie werden immer noch als Kometen klassifiziert, wie C/2014 S3 (PANSTARRS). Von 2013 bis 2017 wurden 27 Manx-Kometen gefunden.

Ab November 2021 gibt es 4.584 bekannte Kometen. Dies stellt jedoch einen sehr kleinen Bruchteil der gesamten potenziellen Kometenpopulation dar, da das Reservoir an kometenähnlichen Körpern im äußeren Sonnensystem (in der Oortschen Wolke ) etwa eine Billion beträgt. Ungefähr ein Komet pro Jahr ist mit bloßem Auge sichtbar , obwohl viele davon schwach und unspektakulär sind. Besonders helle Exemplare werden „ große Kometen “ genannt . Kometen wurden von unbemannten Sonden wie der Rosetta der Europäischen Weltraumorganisation besucht , die als erste ein robotisches Raumschiff auf einem Kometen landete, und der NASA Deep Impact , die einen Krater auf Komet Tempel 1 sprengte , um sein Inneres zu untersuchen.

Etymologie

In der angelsächsischen Chronik wurde ein Komet erwähnt, der angeblich im Jahr 729 n. Chr. Auftauchte.

Das Wort Komet leitet sich vom altenglischen cometa vom lateinischen comēta oder comētēs ab . Das wiederum ist eine Umschrift des griechischen κομήτης „langes Haar tragen“, und das Oxford English Dictionary stellt fest, dass der Begriff ( ἀστὴρ ) κομήτης im Griechischen bereits „langhaariger Stern, Komet“ bedeutete. Κομήτης wurde von κομᾶν ( koman ) „das Haar lang tragen“ abgeleitet , das wiederum von κόμη ( komē ) „das Haar des Kopfes“ abgeleitet wurde und „der Schweif eines Kometen“ bedeutete.

Das astronomische Symbol für Kometen (dargestellt in Unicode ) ist U+2604 KOMET , bestehend aus einer kleinen Scheibe mit drei haarähnlichen Fortsätzen.

Physikalische Eigenschaften

Diagramm, das die physikalischen Eigenschaften eines Kometen zeigt:
a) Kern, b) Koma, c) Gas-/Ionenschweif, d) Staubschweif, e) Wasserstoffhülle, f) Orbitalgeschwindigkeitsrichtung, g) Richtung zur Sonne.

Kern

Kern von 103P/Hartley , aufgenommen während eines Vorbeiflugs eines Raumfahrzeugs. Der Kern ist etwa 2 km lang.

Die solide Kernstruktur eines Kometen ist als Kern bekannt. Kometenkerne bestehen aus einer Verschmelzung von Gestein , Staub , Wassereis und gefrorenem Kohlendioxid , Kohlenmonoxid , Methan und Ammoniak . Als solche werden sie im Volksmund nach dem Vorbild von Fred Whipple als „schmutzige Schneebälle“ bezeichnet . Kometen mit einem höheren Staubgehalt wurden als "eisige Schmutzbälle" bezeichnet. Der Begriff „eisige Schmutzbälle“ entstand nach der Beobachtung der Kollision von Komet 9P/Tempel 1 mit einer „Impactor“-Sonde, die von der NASA-Mission Deep Impact im Juli 2005 gesendet wurde. Untersuchungen aus dem Jahr 2014 legen nahe, dass Kometen darin wie „ frittierte Eiscreme “ sind Ihre Oberflächen bestehen aus dichtem kristallinem Eis, das mit organischen Verbindungen gemischt ist , während das innere Eis kälter und weniger dicht ist.

Die Oberfläche des Kerns ist im Allgemeinen trocken, staubig oder felsig, was darauf hindeutet, dass das Eis unter einer mehrere Meter dicken Oberflächenkruste verborgen ist. Die Kerne enthalten eine Vielzahl organischer Verbindungen, darunter Methanol , Cyanwasserstoff , Formaldehyd , Ethanol , Ethan und möglicherweise komplexere Moleküle wie langkettige Kohlenwasserstoffe und Aminosäuren . Im Jahr 2009 wurde bestätigt, dass die Aminosäure Glycin im Kometenstaub gefunden wurde, der von der NASA- Mission Stardust geborgen wurde . Im August 2011 wurde ein Bericht veröffentlicht , der auf NASA- Studien von auf der Erde gefundenen Meteoriten basiert und darauf hindeutet, dass DNA- und RNA- Komponenten ( Adenin , Guanin und verwandte organische Moleküle) möglicherweise auf Asteroiden und Kometen gebildet wurden .

Die äußeren Oberflächen von Kometenkernen haben eine sehr niedrige Albedo , was sie zu den am wenigsten reflektierenden Objekten im Sonnensystem macht. Die Raumsonde Giotto fand heraus, dass der Kern des Kometen Halley (1P/Halley) etwa vier Prozent des auf ihn fallenden Lichts reflektiert, und Deep Space 1 entdeckte, dass die Oberfläche des Kometen Borrelly weniger als 3,0 Prozent reflektiert; zum Vergleich: Asphalt spiegelt sieben Prozent wider. Das dunkle Oberflächenmaterial des Zellkerns kann aus komplexen organischen Verbindungen bestehen. Solarwärme treibt leichtere flüchtige Verbindungen aus und hinterlässt größere organische Verbindungen, die dazu neigen, sehr dunkel zu sein, wie Teer oder Rohöl . Das geringe Reflexionsvermögen von Kometenoberflächen bewirkt, dass sie die Wärme absorbieren, die ihre Ausgasungsprozesse antreibt .

Kometenkerne mit Radien von bis zu 30 Kilometern wurden beobachtet, aber ihre genaue Größe zu bestimmen ist schwierig. Der Kern von 322P / SOHO hat wahrscheinlich nur einen Durchmesser von 100–200 Metern (330–660 Fuß). Ein Mangel an kleineren Kometen, die trotz der erhöhten Empfindlichkeit der Instrumente entdeckt werden, hat einige zu der Annahme veranlasst, dass es einen echten Mangel an Kometen mit einem Durchmesser von weniger als 100 Metern (330 Fuß) gibt. Bekannte Kometen haben schätzungsweise eine durchschnittliche Dichte von 0,6 g/cm 3 (0,35 oz/cu in). Aufgrund ihrer geringen Masse werden Kometenkerne unter ihrer eigenen Schwerkraft nicht kugelförmig und haben daher unregelmäßige Formen.

Komet 81P/Wild zeigt Jets auf der hellen Seite und der dunklen Seite, starkes Relief und ist trocken.

Es wird angenommen, dass etwa sechs Prozent der erdnahen Asteroiden die erloschenen Kerne von Kometen sind , die nicht mehr ausgasen, darunter 14827 Hypnos und 3552 Don Quijote .

Ergebnisse der Raumsonden Rosetta und Philae zeigen, dass der Kern von 67P/Churyumov-Gerasimenko kein Magnetfeld hat, was darauf hindeutet, dass Magnetismus möglicherweise keine Rolle bei der frühen Bildung von Planetesimalen gespielt hat . Darüber hinaus stellte der ALICE-Spektrograph auf Rosetta fest, dass Elektronen (innerhalb von 1 km (0,62 Meilen) über dem Kometenkern ), die durch Photoionisation von Wassermolekülen durch Sonnenstrahlung erzeugt werden , und nicht Photonen von der Sonne, wie früher angenommen, für den Abbau von Wasser verantwortlich sind und Kohlendioxidmoleküle , die vom Kometenkern in sein Koma freigesetzt werden. Instrumente des Philae- Landers fanden mindestens sechzehn organische Verbindungen auf der Kometenoberfläche, von denen vier ( Acetamid , Aceton , Methylisocyanat und Propionaldehyd ) zum ersten Mal auf einem Kometen nachgewiesen wurden.

Eigenschaften einiger Kometen
Name Abmessungen
(km)
Dichte
( g /cm 3 )
Masse
( kg )
Ref
Der Halleysche Komet 15 × 8 × 8 0,6 3 × 1014
Tempel 1 7,6 × 4,9 0,62 7,9 × 1013
19P/Borrelly 8×4×4 0,3 2,0 × 1013
81P/Wild 5,5 × 4,0 × 3,3 0,6 2,3 × 1013
67P/Churyumov–Gerasimenko 4,1 × 3,3 × 1,8 0,47 1,0 × 1013

Koma

Hubble -Aufnahme des Kometen ISON kurz vor dem Perihel .
Komet Borrelly weist Jets auf, hat aber kein Oberflächeneis.

Die so freigesetzten Staub- und Gasströme bilden um den Kometen herum eine riesige und extrem dünne Atmosphäre, die als "Koma" bezeichnet wird. Die Kraft, die durch den Strahlungsdruck der Sonne und den Sonnenwind auf die Koma ausgeübt wird , bewirkt, dass sich ein riesiger "Schweif" bildet, der von der Sonne weg zeigt.

Die Koma besteht im Allgemeinen aus Wasser und Staub, wobei Wasser bis zu 90% der flüchtigen Stoffe ausmacht , die aus dem Kern austreten, wenn sich der Komet innerhalb von 3 bis 4 Astronomischen Einheiten (450.000.000 bis 600.000.000 km; 280.000.000 bis 370.000.000 mi) von der Sonne befindet. Das H 2 O- Stammmolekül wird hauptsächlich durch Photodissoziation und in viel geringerem Maße durch Photoionisation zerstört , wobei der Sonnenwind im Vergleich zur Photochemie eine untergeordnete Rolle bei der Zerstörung von Wasser spielt . Größere Staubpartikel werden entlang der Umlaufbahn des Kometen zurückgelassen, während kleinere Partikel durch leichten Druck von der Sonne weg in den Schweif des Kometen gedrückt werden .

Obwohl der feste Kern von Kometen im Allgemeinen einen Durchmesser von weniger als 60 Kilometern hat, kann die Koma einen Durchmesser von Tausenden oder Millionen von Kilometern haben und manchmal größer als die Sonne werden. Zum Beispiel hatte der Komet 17P/Holmes etwa einen Monat nach einem Ausbruch im Oktober 2007 kurzzeitig eine dünne Staubatmosphäre, die größer als die Sonne war. Der Große Komet von 1811 hatte eine Koma, die ungefähr den Durchmesser der Sonne hatte. Obwohl die Koma ziemlich groß werden kann, kann ihre Größe etwa zu dem Zeitpunkt abnehmen, zu dem sie die Umlaufbahn des Mars in einer Entfernung von etwa 1,5 astronomischen Einheiten (220.000.000 km; 140.000.000 mi) von der Sonne kreuzt. In dieser Entfernung wird der Sonnenwind stark genug, um das Gas und den Staub von der Koma wegzublasen und dabei den Schweif zu vergrößern. Es wurde beobachtet, dass Ionenschweife eine astronomische Einheit (150 Millionen km) oder mehr ausdehnen.

C/2006 W3 (Chistensen) emittiert Kohlenstoffgas (IR-Bild)

Sowohl die Koma als auch der Schweif werden von der Sonne beleuchtet und können sichtbar werden, wenn ein Komet das innere Sonnensystem passiert, der Staub reflektiert das Sonnenlicht direkt, während die Gase durch Ionisation leuchten . Die meisten Kometen sind zu schwach, um ohne die Hilfe eines Teleskops sichtbar zu sein , aber ein paar werden jedes Jahrzehnt hell genug, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein. Gelegentlich kann es bei einem Kometen zu einem gewaltigen und plötzlichen Ausbruch von Gas und Staub kommen, bei dem die Größe der Koma für eine gewisse Zeit stark zunimmt. Dies geschah 2007 mit dem Kometen Holmes .

1996 wurde festgestellt, dass Kometen Röntgenstrahlen aussenden . Dies überraschte die Astronomen sehr, da Röntgenstrahlung normalerweise mit sehr heißen Körpern in Verbindung gebracht wird . Die Röntgenstrahlen werden durch die Wechselwirkung zwischen Kometen und dem Sonnenwind erzeugt: Wenn hochgeladene Sonnenwindionen durch eine Kometenatmosphäre fliegen, kollidieren sie mit Kometenatomen und -molekülen und „stehlen“ dem Atom in einem Prozess, der als „Gebührentausch“. Auf diesen Austausch oder Transfer eines Elektrons zum Sonnenwindion folgt seine Abregung in den Grundzustand des Ions durch die Emission von Röntgenstrahlen und Photonen im fernen Ultraviolett .

Bogenschock

Bugschocks entstehen durch die Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und der Ionosphäre des Kometen, die durch die Ionisation von Gasen in der Koma entsteht. Wenn sich der Komet der Sonne nähert, führen zunehmende Ausgasungsraten dazu, dass sich die Koma ausdehnt, und das Sonnenlicht ionisiert Gase in der Koma. Wenn der Sonnenwind diese Ionenkoma passiert, erscheint der Bugstoß.

Die ersten Beobachtungen wurden in den 1980er und 1990er Jahren gemacht, als mehrere Raumfahrzeuge an den Kometen 21P/Giacobini–Zinner , 1P/Halley und 26P/Grigg–Skjellerup vorbeiflogen . Es wurde dann festgestellt, dass die Bogenstöße bei Kometen breiter und allmählicher sind als die scharfen planetaren Bogenstöße, die beispielsweise auf der Erde zu sehen sind. Diese Beobachtungen wurden alle in der Nähe des Perihels gemacht , als die Bugstöße bereits voll entwickelt waren.

Die Raumsonde Rosetta beobachtete den Bugstoß des Kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko in einem frühen Stadium der Entwicklung des Bugstoßes, als die Ausgasung während der Reise des Kometen in Richtung Sonne zunahm. Dieser junge Bogenschock wurde als "Infant Bow Shock" bezeichnet. Der Säuglingsbogenstoß ist asymmetrisch und bezogen auf den Abstand zum Kern breiter als voll entwickelte Bogenstöße.

Schwänze

Typische Richtung der Schweife während der Umlaufbahn eines Kometen in der Nähe der Sonne

Im äußeren Sonnensystem bleiben Kometen gefroren und inaktiv und sind aufgrund ihrer geringen Größe von der Erde aus nur sehr schwer oder gar nicht zu erkennen. Statistische Nachweise inaktiver Kometenkerne im Kuipergürtel wurden aus Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops gemeldet , diese Nachweise wurden jedoch in Frage gestellt. Wenn sich ein Komet dem inneren Sonnensystem nähert, bewirkt die Sonnenstrahlung , dass die flüchtigen Materialien im Kometen verdampfen und aus dem Kern strömen, wobei Staub mit ihnen weggetragen wird.

Die Staub- und Gasströme bilden jeweils einen eigenen Schweif, der in leicht unterschiedliche Richtungen zeigt. Der Staubschweif wird in der Umlaufbahn des Kometen so zurückgelassen, dass er oft einen gekrümmten Schweif bildet, der Typ II oder Staubschweif genannt wird. Gleichzeitig zeigt der aus Gasen bestehende Ion- oder Typ-I-Schwanz immer direkt von der Sonne weg, da dieses Gas stärker vom Sonnenwind beeinflusst wird als Staub, und folgt eher Magnetfeldlinien als einer Umlaufbahn. Gelegentlich – etwa wenn die Erde die Umlaufbahn eines Kometen passiert – kann der Gegenschweif , der in die entgegengesetzte Richtung zu den Ionen- und Staubschweifen zeigt, gesehen werden.

Diagramm eines Kometen, das die Staubspur , den Staubschweif und den Ionengasschweif zeigt, der durch Sonnenwind gebildet wird .

Die Beobachtung von Gegenschwänzen trug wesentlich zur Entdeckung des Sonnenwindes bei. Der Ionenschweif entsteht als Ergebnis der Ionisation von Partikeln in der Koma durch ultraviolette Sonnenstrahlung. Sobald die Teilchen ionisiert sind, erreichen sie eine positive elektrische Nettoladung, die wiederum zu einer „induzierten Magnetosphäre “ um den Kometen führt. Der Komet und sein induziertes Magnetfeld bilden ein Hindernis für nach außen strömende Sonnenwindteilchen. Da die relative Umlaufgeschwindigkeit des Kometen und des Sonnenwindes Überschallgeschwindigkeit beträgt, bildet sich in Strömungsrichtung des Sonnenwindes vor dem Kometen ein Bugstoß . In diesem Bogenstoß sammeln sich große Konzentrationen von Kometenionen (sogenannte "Pick-up-Ionen") und wirken, um das solare Magnetfeld mit Plasma zu "laden", so dass sich die Feldlinien um den Kometen "drapieren" und den Ionenschweif bilden.

Wenn die Ionenschweifladung ausreichend ist, werden die magnetischen Feldlinien bis zu dem Punkt zusammengedrückt, an dem in einiger Entfernung entlang des Ionenschweifs eine magnetische Wiederverbindung auftritt. Dies führt zu einem "Tail-Disconnection-Event". Dies wurde bei einer Reihe von Gelegenheiten beobachtet, wobei ein bemerkenswertes Ereignis am 20. April 2007 aufgezeichnet wurde, als der Ionenschweif des Encke-Kometen vollständig abgetrennt wurde, während der Komet einen koronalen Massenauswurf durchlief . Dieses Ereignis wurde von der Raumsonde STEREO beobachtet .

Im Jahr 2013 berichteten ESA- Wissenschaftler, dass die Ionosphäre des Planeten Venus auf ähnliche Weise nach außen strömt wie der Ionenschweif, der unter ähnlichen Bedingungen von einem Kometen ausströmt.

Düsen

Gas- und Schneedüsen von 103P/Hartley

Ungleichmäßige Erwärmung kann dazu führen, dass neu erzeugte Gase wie bei einem Geysir an einer Schwachstelle auf der Oberfläche des Kometenkerns ausbrechen. Diese Gas- und Staubströme können dazu führen, dass sich der Kern dreht und sogar auseinander bricht. Im Jahr 2010 wurde bekannt, dass Trockeneis (gefrorenes Kohlendioxid) Materialstrahlen antreiben kann, die aus einem Kometenkern fließen. Infrarotaufnahmen von Hartley 2 zeigen, wie solche Jets austreten und Staubkörner in die Koma tragen.

Orbitale Eigenschaften

Die meisten Kometen sind kleine Körper des Sonnensystems mit langgestreckten elliptischen Umlaufbahnen , die sie für einen Teil ihrer Umlaufbahn nahe an die Sonne und dann für den Rest in die weiteren Bereiche des Sonnensystems führen. Kometen werden oft nach der Länge ihrer Umlaufzeit eingeteilt : Je länger die Periode, desto länglicher die Ellipse.

Kurze Zeit

Periodische Kometen oder kurzperiodische Kometen werden im Allgemeinen als solche mit Umlaufzeiten von weniger als 200 Jahren definiert. Sie umkreisen normalerweise mehr oder weniger in der Ekliptikebene in der gleichen Richtung wie die Planeten. Ihre Umlaufbahnen führen sie typischerweise in die Region der äußeren Planeten ( Jupiter und darüber hinaus) am Aphel ; zum Beispiel ist das Aphel des Halleyschen Kometen ein wenig jenseits der Umlaufbahn von Neptun . Kometen, deren Aphelia sich in der Nähe der Umlaufbahn eines großen Planeten befinden, werden als seine "Familie" bezeichnet. Es wird angenommen, dass solche Familien aus dem Planeten hervorgehen, der ehemals langperiodische Kometen in kürzere Umlaufbahnen einfing.

Am kürzeren Umlaufzeitextrem hat der Encke-Komet eine Umlaufbahn, die die Umlaufbahn des Jupiter nicht erreicht, und ist als Komet vom Encke-Typ bekannt . Kurzperiodische Kometen mit Umlaufzeiten von weniger als 20 Jahren und geringen Neigungen (bis zu 30 Grad) zur Ekliptik werden als traditionelle Kometen der Jupiter-Familie (JFCs) bezeichnet. Solche wie Halley, mit Umlaufzeiten zwischen 20 und 200 Jahren und Neigungen von null bis über 90 Grad, werden Halleysche Kometen (HTCs) genannt. Bis 2023 wurden 70 Kometen vom Encke-Typ, 100 HTCs und 755 JFCs gemeldet.

Kürzlich entdeckte Kometen des Hauptgürtels bilden eine eigenständige Klasse, die innerhalb des Asteroidengürtels auf kreisförmigeren Bahnen kreisen .

Da sie auf ihren elliptischen Bahnen häufig in die Nähe der Riesenplaneten kommen, sind Kometen weiteren Gravitationsstörungen ausgesetzt . Kurzperiodische Kometen haben die Tendenz, dass ihre Aphelien mit der großen Halbachse eines Riesenplaneten zusammenfallen , wobei die JFCs die größte Gruppe darstellen. Es ist klar, dass die Umlaufbahnen von Kometen, die aus der Oortschen Wolke kommen , oft stark von der Schwerkraft riesiger Planeten als Ergebnis einer nahen Begegnung beeinflusst werden. Jupiter ist die Quelle der größten Störungen, da er mehr als doppelt so massiv ist wie alle anderen Planeten zusammen. Diese Störungen können langperiodische Kometen in kürzere Umlaufzeiten ablenken.

Aufgrund ihrer Umlaufbahneigenschaften wird angenommen, dass kurzperiodische Kometen von den Zentauren und dem Kuipergürtel/ der Streuscheibe – einer Scheibe von Objekten in der transneptunischen Region – stammen, während die Quelle langperiodischer Kometen vermutlich weit entfernt liegt weiter entfernte sphärische Oortsche Wolke (nach dem niederländischen Astronomen Jan Hendrik Oort , der ihre Existenz vermutete). Es wird angenommen, dass riesige Schwärme kometenähnlicher Körper in diesen fernen Regionen die Sonne in ungefähr kreisförmigen Bahnen umkreisen. Gelegentlich kann der Gravitationseinfluss der äußeren Planeten (im Fall von Kuipergürtel-Objekten) oder nahen Sternen (im Fall von Oort-Wolken-Objekten) einen dieser Körper in eine elliptische Umlaufbahn werfen, die ihn nach innen zur Sonne bringt, um eine sichtbare zu bilden Komet. Im Gegensatz zur Rückkehr periodischer Kometen, deren Bahnen durch frühere Beobachtungen bestimmt wurden, ist das Erscheinen neuer Kometen durch diesen Mechanismus unvorhersehbar. Wenn sie in die Umlaufbahn der Sonne geschleudert und kontinuierlich darauf gezogen werden, werden den Kometen Tonnen von Materie entzogen, die ihre Lebensdauer stark beeinflussen; je nackter, desto kürzer leben sie und umgekehrt.

Lange Zeit

Umlaufbahnen des Kometen Kohoutek (rot) und der Erde (blau), die die hohe Exzentrizität seiner Umlaufbahn und seine schnelle Bewegung in Sonnennähe veranschaulichen.

Langperiodische Kometen haben stark exzentrische Umlaufbahnen und Perioden von 200 Jahren bis zu Tausenden oder sogar Millionen von Jahren. Eine Exzentrizität größer als 1 in der Nähe des Perihels bedeutet nicht unbedingt, dass ein Komet das Sonnensystem verlässt. Zum Beispiel hatte der Komet McNaught eine heliozentrische oskulierende Exzentrizität von 1,000019 in der Nähe seiner Periode des Periheldurchgangs im Januar 2007, ist aber mit einer Umlaufbahn von ungefähr 92.600 Jahren an die Sonne gebunden, da die Exzentrizität unter 1 fällt, wenn er sich weiter von der Sonne entfernt. Die zukünftige Umlaufbahn eines langperiodischen Kometen wird richtig erhalten, wenn die oskulierende Umlaufbahn in einer Epoche nach dem Verlassen der Planetenregion berechnet und in Bezug auf das Massenzentrum des Sonnensystems berechnet wird . Per Definition bleiben langperiodische Kometen gravitativ an die Sonne gebunden; Diese Kometen, die aufgrund naher Vorbeiflüge an großen Planeten aus dem Sonnensystem ausgestoßen werden, werden nicht mehr richtig als "Perioden" betrachtet. Die Bahnen langperiodischer Kometen führen sie weit über die äußeren Planeten bei Aphelia hinaus, und die Ebene ihrer Bahnen muss nicht in der Nähe der Ekliptik liegen. Langperiodische Kometen wie C/1999 F1 und C/2017 T2 (PANSTARRS) können Aphelentfernungen von fast 70.000 AE (0,34 pc; 1,1 ly) mit Umlaufzeiten haben, die auf etwa 6 Millionen Jahre geschätzt werden.

Einzelerscheinungs- oder nicht periodische Kometen ähneln langperiodischen Kometen, da sie in der Nähe des Perihels im inneren Sonnensystem parabolische oder leicht hyperbolische Bahnen haben. Gravitationsstörungen von Riesenplaneten führen jedoch dazu, dass sich ihre Umlaufbahnen ändern. Einzelerscheinungskometen haben eine hyperbolische oder parabolische Umlaufbahn , die es ihnen ermöglicht, das Sonnensystem nach einem einzigen Sonnendurchgang dauerhaft zu verlassen. Die Sun's Hill-Sphäre hat eine instabile maximale Grenze von 230.000 AE (1,1 pc; 3,6 ly). Es wurde beobachtet, dass nur wenige hundert Kometen eine hyperbolische Umlaufbahn (e > 1) erreichen, wenn sie sich in der Nähe des Perihels befinden, was unter Verwendung einer heliozentrischen, ungestörten Zweikörper- Bestanpassung darauf hindeutet, dass sie dem Sonnensystem entkommen könnten.

Bis 2022 wurden nur zwei Objekte mit einer Exzentrizität deutlich größer als eins entdeckt: 1I/ʻOumuamua und 2I/Borisov , was auf einen Ursprung außerhalb des Sonnensystems hinweist. Während ʻOumuamua mit einer Exzentrizität von etwa 1,2 während seines Durchgangs durch das innere Sonnensystem im Oktober 2017 keine optischen Anzeichen von Kometenaktivität zeigte, deuten Änderungen seiner Flugbahn – was auf ein Ausgasen hindeutet – darauf hin, dass es sich wahrscheinlich um einen Kometen handelt . Andererseits wurde beobachtet, dass 2I/Borisov mit einer geschätzten Exzentrizität von etwa 3,36 das Koma-Merkmal von Kometen aufweist und als der erste entdeckte interstellare Komet gilt . Komet C/1980 E1 hatte eine Umlaufzeit von etwa 7,1 Millionen Jahren vor dem Periheldurchgang von 1982, aber eine Begegnung mit Jupiter im Jahr 1980 beschleunigte den Kometen und gab ihm die größte Exzentrizität (1,057) aller bekannten Sonnenkometen mit einem vernünftigen Beobachtungsbogen. Zu den Kometen, von denen nicht erwartet wird, dass sie in das innere Sonnensystem zurückkehren, gehören C/1980 E1 , C/2000 U5 , C/2001 Q4 (NEAT) , C/2009 R1 , C/1956 R1 und C/2007 F1 (LONEOS).

Einige Autoritäten verwenden den Begriff "periodischer Komet", um sich auf jeden Kometen mit einer periodischen Umlaufbahn zu beziehen (dh alle kurzperiodischen Kometen plus alle langperiodischen Kometen), während andere damit ausschließlich kurzperiodische Kometen bezeichnen. Obwohl die wörtliche Bedeutung von „nicht periodischer Komet“ dieselbe ist wie „Komet mit einer einzigen Erscheinung“, verwenden einige ihn, um alle Kometen zu bezeichnen, die nicht „periodisch“ im zweiten Sinne sind (d.h. alle Kometen mit einzuschließen ein Zeitraum von mehr als 200 Jahren).

Frühe Beobachtungen haben einige wirklich hyperbolische (dh nicht periodische) Bahnen offenbart, aber nicht mehr, als durch Störungen von Jupiter erklärt werden konnten. Kometen aus dem interstellaren Raum bewegen sich mit Geschwindigkeiten in der gleichen Größenordnung wie die relativen Geschwindigkeiten von Sternen in der Nähe der Sonne (einige zehn Kilometer pro Sekunde). Wenn solche Objekte in das Sonnensystem eintreten, haben sie eine positive spezifische Orbitalenergie , die zu einer positiven Geschwindigkeit im Unendlichen ( ) führt, und haben bemerkenswert hyperbolische Bahnen. Eine grobe Berechnung zeigt, dass es vier hyperbolische Kometen pro Jahrhundert innerhalb der Umlaufbahn des Jupiters geben oder nehmen könnte, eine oder vielleicht zwei Größenordnungen .

Entdeckungen hyperbolischer Kometen
Jahr 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Nummer 12 7 8 4 13 10 16 9 16 5 18 10 15 17

Oortsche Wolke und Hügelwolke

Die Oortsche Wolke soll das Sonnensystem umgeben

Es wird angenommen, dass die Oortsche Wolke einen riesigen Raum zwischen 2.000 und 5.000 AE (0,03 und 0,08 Ly) bis zu 50.000 AE (0,79 Ly) von der Sonne entfernt einnimmt. Diese Wolke umhüllt die Himmelskörper, die in der Mitte des Sonnensystems beginnen – die Sonne – bis hin zu den äußeren Grenzen des Kuipergürtels. Die Oortsche Wolke besteht aus lebensfähigen Materialien, die für die Entstehung von Himmelskörpern notwendig sind. Die Planeten des Sonnensystems existieren nur aufgrund der Planetesimale (Bruchstücke des übrig gebliebenen Weltraums, die bei der Entstehung von Planeten halfen), die durch die Schwerkraft der Sonne verdichtet und geformt wurden. Der Exzentriker, der aus diesen gefangenen Planetesimalen besteht, ist der Grund, warum die Oortsche Wolke überhaupt existiert. Einige Schätzungen gehen davon aus, dass der äußere Rand zwischen 100.000 und 200.000 AU (1,58 und 3,16 Ly) liegt. Die Region kann in eine kugelförmige äußere Oortsche Wolke von 20.000–50.000 AE (0,32–0,79 ly) und eine ringförmige innere Wolke, die Hills-Wolke, von 2.000–20.000 AE (0,03–0,32 ly) unterteilt werden. Die äußere Wolke ist nur schwach an die Sonne gebunden und versorgt die langperiodischen (und möglicherweise vom Halley-Typ) Kometen, die in die Neptunbahn fallen . Die innere Oortsche Wolke ist auch als Hills-Wolke bekannt, benannt nach JG Hills, der ihre Existenz 1981 vorschlug. Modelle sagen voraus, dass die innere Wolke zehn- oder hundertmal so viele Kometenkerne haben sollte wie der äußere Halo; Es wird als mögliche Quelle neuer Kometen angesehen, die die relativ schwache äußere Wolke mit Nachschub versorgen, wenn deren Zahl allmählich abnimmt. Die Hügelwolke erklärt das Fortbestehen der Oortschen Wolke nach Milliarden von Jahren.

Exokometen

Exokometen jenseits des Sonnensystems wurden entdeckt und sind möglicherweise in der Milchstraße verbreitet . Das erste Exokometensystem, das 1987 entdeckt wurde, befand sich um Beta Pictoris herum , einen sehr jungen Hauptreihenstern vom Typ A. Bis 2013 wurden insgesamt 11 solcher Exokometensysteme identifiziert, wobei das Absorptionsspektrum verwendet wurde, das durch die großen emittierten Gaswolken verursacht wurde von Kometen, wenn sie nahe an ihrem Stern vorbeiziehen. Zehn Jahre lang war das Weltraumteleskop Kepler für die Suche nach Planeten und anderen Formen außerhalb des Sonnensystems zuständig. Die ersten Transit-Exokometen wurden im Februar 2018 von einer Gruppe, bestehend aus professionellen Astronomen und Bürgerwissenschaftlern, in Lichtkurven gefunden, die vom Kepler-Weltraumteleskop aufgezeichnet wurden. Nachdem das Kepler-Weltraumteleskop im Oktober 2018 in den Ruhestand ging, hat ein neues Teleskop namens TESS Telescope die Mission von Kepler übernommen. Seit dem Start von TESS haben Astronomen mithilfe einer Lichtkurve von TESS die Transite von Kometen um den Stern Beta Pictoris entdeckt. Seit TESS übernommen hat, können Astronomen Exokometen mit der spektroskopischen Methode besser unterscheiden. Neue Planeten werden durch die Weißlichtkurvenmethode erkannt, die als symmetrischer Einbruch in den Kartenwerten angesehen wird, wenn ein Planet seinen Mutterstern überschattet. Nach weiterer Auswertung dieser Lichtkurven wurde jedoch entdeckt, dass die asymmetrischen Muster der dargestellten Einbrüche durch den Schweif eines Kometen oder von Hunderten von Kometen verursacht werden.

Auswirkungen von Kometen

Diagramm von Perseiden-Meteoren

Verbindung zu Meteorschauern

Wenn ein Komet bei nahen Vorbeigängen an der Sonne erhitzt wird, setzt das Ausgasen seiner eisigen Bestandteile feste Trümmer frei, die zu groß sind, um vom Strahlungsdruck und dem Sonnenwind weggefegt zu werden. Wenn die Erdumlaufbahn ihn durch diese Trümmerspur schickt, die hauptsächlich aus feinen Gesteinskörnern besteht, wird es wahrscheinlich einen Meteoritenschauer geben , wenn die Erde hindurchfliegt. Dichtere Trümmerspuren erzeugen schnelle, aber intensive Meteoritenschauer und weniger dichte Spuren erzeugen längere, aber weniger intensive Schauer. Typischerweise hängt die Dichte der Trümmerspur davon ab, wie lange es her ist, dass der Mutterkomet das Material freigesetzt hat. Der Perseiden-Meteorschauer beispielsweise tritt jedes Jahr zwischen dem 9. und 13. August auf, wenn die Erde die Umlaufbahn des Kometen Swift-Tuttle passiert . Der Halleysche Komet ist die Quelle des Orionidenschauers im Oktober.

Kometen und Auswirkungen auf das Leben

Viele Kometen und Asteroiden kollidierten in ihren frühen Stadien mit der Erde. Viele Wissenschaftler glauben, dass Kometen, die vor etwa 4 Milliarden Jahren die junge Erde bombardierten, die riesigen Wassermengen mitbrachten, die heute die Ozeane der Erde füllen, oder zumindest einen erheblichen Teil davon. Andere haben diese Idee in Zweifel gezogen. Der Nachweis organischer Moleküle, einschließlich polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe , in beträchtlichen Mengen in Kometen hat zu Spekulationen geführt, dass Kometen oder Meteoriten die Vorläufer des Lebens – oder sogar das Leben selbst – auf die Erde gebracht haben könnten. Im Jahr 2013 wurde vermutet, dass Einschläge zwischen felsigen und eisigen Oberflächen, wie z. B. Kometen, das Potenzial haben, die Aminosäuren zu erzeugen, aus denen Proteine ​​​​durch Schocksynthese bestehen . Die Geschwindigkeit, mit der die Kometen in die Atmosphäre eindrangen, kombiniert mit der nach dem ersten Kontakt erzeugten Energiemenge, ermöglichte es kleineren Molekülen, zu größeren Makromolekülen zu kondensieren, die als Grundlage des Lebens dienten. Im Jahr 2015 fanden Wissenschaftler erhebliche Mengen an molekularem Sauerstoff in den Ausgasungen des Kometen 67P, was darauf hindeutet, dass das Molekül möglicherweise häufiger auftritt als angenommen und daher weniger ein Indikator für Leben ist, als angenommen wurde.

Es wird vermutet, dass Kometeneinschläge über lange Zeiträume erhebliche Wassermengen zum Erdmond geliefert haben , von denen einige möglicherweise als Mondeis überlebt haben . Es wird angenommen, dass Kometen- und Meteoriteneinschläge für die Existenz von Tektiten und Australiten verantwortlich sind .

Angst vor Kometen

Von 1200 bis 1650 n. Chr. war die Angst vor Kometen als höhere Gewalt und Zeichen des bevorstehenden Untergangs in Europa am größten. Im Jahr nach dem Großen Kometen von 1618 beispielsweise veröffentlichte Gotthard Arthusius eine Broschüre, in der es hieß, dies sei ein Zeichen für den Tag des Gerichts war nah. Auf zehn Seiten listete er kometenbedingte Katastrophen auf, darunter „Erdbeben, Überschwemmungen, Veränderungen der Flussläufe, Hagelstürme, heißes und trockenes Wetter, schlechte Ernten, Epidemien, Krieg und Verrat und hohe Preise“.

Um 1700 kamen die meisten Gelehrten zu dem Schluss, dass solche Ereignisse unabhängig davon stattfanden, ob ein Komet gesehen wurde oder nicht. Unter Verwendung von Edmond Halleys Aufzeichnungen über Kometensichtungen schrieb William Whiston jedoch 1711, dass der Große Komet von 1680 eine Periodizität von 574 Jahren hatte und für die weltweite Flut im Buch Genesis verantwortlich war , indem er Wasser auf die Erde goss. Seine Ankündigung belebte für ein weiteres Jahrhundert die Angst vor Kometen, jetzt als direkte Bedrohung für die Welt statt als Zeichen von Katastrophen. Eine spektroskopische Analyse im Jahr 1910 fand das giftige Gas Dicyan im Schweif des Halleyschen Kometen, was zu panischen Käufen von Gasmasken und Quacksalber-„Anti-Kometen-Pillen“ und „Anti-Kometen-Regenschirmen“ durch die Öffentlichkeit führte.

Schicksal der Kometen

Abfahrt (Auswurf) aus dem Sonnensystem

Wenn ein Komet schnell genug fliegt, kann er das Sonnensystem verlassen. Solche Kometen folgen der offenen Bahn einer Hyperbel und werden daher hyperbolische Kometen genannt. Es ist nur bekannt, dass Sonnenkometen ausgestoßen werden, wenn sie mit einem anderen Objekt im Sonnensystem wie Jupiter interagieren . Ein Beispiel dafür ist der Komet C/1980 E1 , der von einer Umlaufbahn von 7,1 Millionen Jahren um die Sonne auf eine hyperbolische Bahn verschoben wurde, nachdem er 1980 den Planeten Jupiter nahe passiert hatte. Interstellare Kometen wie 1I/ʻOumuamua und 2I/Borisov haben nie die Sonne umkreist und benötigen daher keine 3.-Körper-Wechselwirkung, um aus dem Sonnensystem ausgestoßen zu werden.

Flüchtige Stoffe erschöpft

Kometen der Jupiter-Familie und langperiodische Kometen scheinen sehr unterschiedlichen Gesetzen des Verblassens zu folgen. Die JFCs sind über eine Lebensdauer von etwa 10.000 Jahren oder ~1.000 Umlaufbahnen aktiv, während langperiodische Kometen viel schneller verblassen. Nur 10 % der langperiodischen Kometen überleben mehr als 50 Passagen zum kleinen Perihel und nur 1 % von ihnen überleben mehr als 2.000 Passagen. Schließlich verdunstet das meiste flüchtige Material, das in einem Kometenkern enthalten ist, und der Komet wird zu einem kleinen, dunklen, trägen Fels- oder Schuttklumpen, der einem Asteroiden ähneln kann. Einige Asteroiden in elliptischen Umlaufbahnen werden jetzt als ausgestorbene Kometen identifiziert. Etwa sechs Prozent der erdnahen Asteroiden gelten als erloschene Kometenkerne.

Trennung und Zusammenstöße

Der Kern einiger Kometen kann zerbrechlich sein, eine Schlussfolgerung, die durch die Beobachtung von auseinanderbrechenden Kometen gestützt wird. Eine bedeutende Kometenstörung war die des Kometen Shoemaker–Levy 9 , der 1993 entdeckt wurde. Eine enge Begegnung im Juli 1992 hatte ihn in Stücke gerissen, und über einen Zeitraum von sechs Tagen im Juli 1994 fielen diese Stücke in Jupiters Atmosphäre – den erstmals hatten Astronomen eine Kollision zwischen zwei Objekten im Sonnensystem beobachtet. Andere spaltende Kometen sind 3D/Biela im Jahr 1846 und 73P/Schwassmann-Wachmann von 1995 bis 2006. Der griechische Historiker Ephorus berichtete, dass sich ein Komet bereits im Winter 372–373 v. Kometen stehen im Verdacht, aufgrund von thermischer Belastung, innerem Gasdruck oder Einschlag zu splittern.

Die Kometen 42P/Neujmin und 53P/Van Biesbroeck scheinen Fragmente eines Mutterkometen zu sein. Numerische Integrationen haben gezeigt, dass beide Kometen Jupiter im Januar 1850 ziemlich nahe kamen und dass die beiden Umlaufbahnen vor 1850 nahezu identisch waren.

Es wurde beobachtet, dass einige Kometen während ihres Periheldurchgangs auseinanderbrechen, einschließlich der großen Kometen West und Ikeya–Seki . Bielas Komet war ein bedeutendes Beispiel, als er 1846 während seines Durchgangs durch das Perihel in zwei Teile zerbrach. Diese beiden Kometen wurden 1852 getrennt gesehen, aber danach nie wieder. Stattdessen wurden 1872 und 1885 spektakuläre Meteoritenschauer gesehen, als der Komet hätte sichtbar sein sollen. Ein kleiner Meteoritenschauer, die Andromediden , tritt jährlich im November auf und wird verursacht, wenn die Erde die Umlaufbahn des Biela-Kometen kreuzt.

Einige Kometen finden ein spektakuläreres Ende – entweder stürzen sie in die Sonne oder prallen gegen einen Planeten oder einen anderen Körper. Kollisionen zwischen Kometen und Planeten oder Monden waren im frühen Sonnensystem an der Tagesordnung: Einige der vielen Krater auf dem Mond könnten beispielsweise von Kometen verursacht worden sein. Eine kürzliche Kollision eines Kometen mit einem Planeten ereignete sich im Juli 1994, als Komet Shoemaker-Levy 9 in Stücke zerbrach und mit Jupiter kollidierte.

Braune Flecken markieren die Einschlagstellen des Kometen Shoemaker–Levy 9 auf Jupiter
Die Auflösung von 73P/Schwassmann–Wachmann innerhalb von drei Tagen (1995)
Geisterschweif von C/2015 D1 (SOHO) nach der Passage an der Sonne
Auflösung von P/2013 R3 (2014)

Nomenklatur

Halleys Komet im Jahr 1910

Die Namen, die Kometen gegeben wurden, folgten in den letzten zwei Jahrhunderten verschiedenen Konventionen. Vor dem frühen 20. Jahrhundert wurden die meisten Kometen mit dem Jahr bezeichnet, in dem sie erschienen, manchmal mit zusätzlichen Adjektiven für besonders helle Kometen; so der „Große Komet von 1680“, der „ Große Komet von 1882 “ und der „ Große Januarkomet von 1910 “.

Nachdem Edmond Halley gezeigt hatte, dass die Kometen von 1531, 1607 und 1682 derselbe Körper waren, und seine Rückkehr im Jahr 1759 durch Berechnung seiner Umlaufbahn erfolgreich vorhergesagt hatte, wurde dieser Komet als Halleyscher Komet bekannt. In ähnlicher Weise wurden der zweite und der dritte bekannte periodische Komet, der Encke-Komet und der Biela-Komet, nach den Astronomen benannt, die ihre Umlaufbahnen berechneten, und nicht nach ihren ursprünglichen Entdeckern. Später wurden periodische Kometen normalerweise nach ihren Entdeckern benannt, aber Kometen, die nur einmal erschienen waren, wurden weiterhin mit dem Jahr ihres Erscheinens bezeichnet.

Im frühen 20. Jahrhundert wurde die Konvention, Kometen nach ihren Entdeckern zu benennen, üblich, und dies ist bis heute so geblieben. Ein Komet kann nach seinen Entdeckern oder einem Instrument oder Programm benannt werden, das geholfen hat, ihn zu finden. Beispielsweise beobachtete der Astronom Gennadiy Borisov im Jahr 2019 einen Kometen, der anscheinend außerhalb des Sonnensystems entstanden war; der Komet wurde nach ihm 2I/Borisov benannt .

Geschichte des Studiums

Frühe Beobachtungen und Überlegungen

Halleys Komet erschien 1066 vor der Schlacht von Hastings und ist auf dem Teppich von Bayeux abgebildet .
Seite aus einer Abhandlung von Tycho Brahe, die seine geozentrische Sicht auf den Großen Kometen von 1577 darstellt

Aus alten Quellen, wie zum Beispiel chinesischen Orakelknochen , ist bekannt, dass Kometen seit Jahrtausenden von Menschen wahrgenommen werden. Bis ins 16. Jahrhundert wurden Kometen meist als schlechte Omen für den Tod von Königen oder Edelmännern oder kommende Katastrophen angesehen oder gar als Angriffe himmlischer Wesen auf irdische Bewohner gedeutet.

Aristoteles (384–322 v. Chr.) war der erste bekannte Wissenschaftler, der verschiedene Theorien und Beobachtungstatsachen verwendete, um eine konsistente, strukturierte kosmologische Theorie der Kometen zu entwickeln. Er glaubte, dass Kometen atmosphärische Phänomene seien, da sie außerhalb des Tierkreises erscheinen und im Laufe einiger Tage in ihrer Helligkeit variieren könnten. Aristoteles' Kometentheorie entstand aus seinen Beobachtungen und seiner kosmologischen Theorie, dass alles im Kosmos in einer bestimmten Konfiguration angeordnet ist. Ein Teil dieser Konfiguration war eine klare Trennung zwischen himmlischen und terrestrischen Kometen, da man glaubte, dass Kometen streng mit letzteren verbunden sind. Laut Aristoteles müssen sich Kometen in der Sphäre des Mondes befinden und klar vom Himmel getrennt sein. Ebenfalls im 4. Jahrhundert v. Chr. unterstützte Apollonius von Myndus die Idee, dass sich Kometen wie Planeten bewegen. Die aristotelische Theorie über Kometen war im gesamten Mittelalter weiterhin weit verbreitet , trotz mehrerer Entdeckungen von verschiedenen Personen, die Aspekte davon in Frage stellten.

Im 1. Jahrhundert n. Chr. stellte Seneca der Jüngere Aristoteles' Logik in Bezug auf Kometen in Frage. Aufgrund ihrer regelmäßigen Bewegung und Windundurchlässigkeit können sie nicht atmosphärisch sein und sind dauerhafter als ihre kurzen Blitze am Himmel vermuten lassen. Er wies darauf hin, dass nur die Schweife durchsichtig und damit wolkenähnlich seien, und argumentierte, dass es keinen Grund gebe, ihre Umlaufbahnen auf den Tierkreis zu beschränken. Bei der Kritik an Apollonius von Myndus argumentiert Seneca: "Ein Komet durchschneidet die oberen Regionen des Universums und wird dann schließlich sichtbar, wenn er den tiefsten Punkt seiner Umlaufbahn erreicht." Während Seneca selbst keine wesentliche Theorie verfasste, lösten seine Argumente im 16. und 17. Jahrhundert viele Debatten unter den Kritikern von Aristoteles aus.

Im 1. Jahrhundert glaubte Plinius der Ältere , dass Kometen mit politischen Unruhen und Tod in Verbindung stehen. Plinius beobachtete Kometen als "menschenähnlich" und beschrieb ihre Schwänze oft mit "langem Haar" oder "langem Bart". Sein System zur Klassifizierung von Kometen nach Farbe und Form wurde jahrhundertelang verwendet.

In Indien glaubten Astronomen im 6. Jahrhundert, dass Kometen Himmelskörper seien, die periodisch wieder auftauchten. Diese Ansicht wurde im 6. Jahrhundert von den Astronomen Varāhamihira und Bhadrabahu zum Ausdruck gebracht, und der Astronom Bhaṭṭotpala aus dem 10. Jahrhundert listete die Namen und geschätzten Perioden bestimmter Kometen auf, aber es ist nicht bekannt, wie diese Zahlen berechnet wurden oder wie genau sie waren. 1301 war der italienische Maler Giotto der erste Mensch, der einen Kometen genau und anatomisch darstellte. Giottos Darstellung des Halleyschen Kometen anstelle des Sterns von Bethlehem in seinem Werk „ Anbetung der Heiligen Drei Könige“ war bis ins 19. Jahrhundert unerreicht präzise und wurde erst durch die Erfindung der Fotografie übertroffen.

Astrologische Interpretationen von Kometen hatten bis ins 15. Jahrhundert hinein Vorrang, obwohl die Präsenz der modernen wissenschaftlichen Astronomie anfing, Wurzeln zu schlagen. Kometen warnten weiterhin vor Katastrophen, wie in der Luzerner Schilling- Chronik und in den Warnungen von Papst Callixtus III zu sehen ist . Im Jahr 1578 definierte der deutsche lutherische Bischof Andreas Celichius Kometen als „den dichten Rauch menschlicher Sünden ... entfacht durch den heißen und feurigen Zorn des höchsten himmlischen Richters “. Im nächsten Jahr erklärte Andreas Dudith : "Wenn Kometen durch die Sünden der Sterblichen verursacht würden, würden sie niemals vom Himmel fehlen."

Wissenschaftliche Herangehensweise

Grobe Versuche einer Parallaxenmessung des Halleyschen Kometen wurden 1456 unternommen, waren jedoch fehlerhaft. Regiomontanus war der erste, der versuchte, die tägliche Parallaxe zu berechnen , indem er den großen Kometen von 1472 beobachtete. Seine Vorhersagen waren nicht sehr genau, aber sie wurden in der Hoffnung durchgeführt, die Entfernung eines Kometen von der Erde abzuschätzen.

Im 16. Jahrhundert demonstrierten Tycho Brahe und Michael Maestlin , dass Kometen außerhalb der Erdatmosphäre existieren müssen, indem sie die Parallaxe des Großen Kometen von 1577 maßen . Innerhalb der Genauigkeit der Messungen impliziert dies, dass der Komet mindestens viermal weiter entfernt sein muss als von der Erde zum Mond. Basierend auf Beobachtungen im Jahr 1664 zeichnete Giovanni Borelli die Längen- und Breitengrade der von ihm beobachteten Kometen auf und schlug vor, dass Kometenbahnen parabolisch sein könnten. Obwohl Galileo Galilei ein erfahrener Astronom war, wies er in seinem Buch The Assayer von 1623 Brahes Theorien über die Parallaxe von Kometen zurück und behauptete, dass sie trotz geringer persönlicher Beobachtung eine bloße optische Täuschung sein könnten. 1625 bestätigte Maestlins Schüler Johannes Kepler , dass Brahes Ansicht der Kometenparallaxe richtig war. Darüber hinaus veröffentlichte der Mathematiker Jacob Bernoulli 1682 eine Abhandlung über Kometen.

In der frühen Neuzeit wurden Kometen in medizinischen Disziplinen auf ihre astrologische Bedeutung untersucht. Viele Heiler dieser Zeit betrachteten Medizin und Astronomie als interdisziplinär und nutzten ihr Wissen über Kometen und andere astrologische Zeichen zur Diagnose und Behandlung von Patienten.

Isaac Newton bewies in seinen Principia Mathematica von 1687, dass ein Objekt, das sich unter dem Einfluss der Schwerkraft nach einem inversen quadratischen Gesetz bewegt, eine Umlaufbahn verfolgen muss, die wie einer der Kegelschnitte geformt ist , und er demonstrierte, wie man die Bahn eines Kometen durch den Himmel passt auf eine parabelförmige Umlaufbahn am Beispiel des Kometen von 1680. Er beschreibt Kometen als kompakte und langlebige Festkörper, die sich auf einer schrägen Umlaufbahn bewegen, und ihre Schweife als dünne Dampfströme, die von ihren Kernen ausgestoßen und von der Sonne gezündet oder erhitzt werden. Er vermutete, dass Kometen der Ursprung des lebenserhaltenden Bestandteils der Luft seien. Er wies darauf hin, dass Kometen normalerweise in der Nähe der Sonne erscheinen und sie daher höchstwahrscheinlich umkreisen. Zu ihrer Leuchtkraft erklärte er: „Die Kometen leuchten durch das Licht der Sonne, das sie reflektieren“, wobei ihre Schweife durch „das Licht der Sonne, das von einem Rauch reflektiert wird, der aus [dem Koma] entsteht“ beleuchtet werden.

Die Umlaufbahn des Kometen von 1680, angepasst an eine Parabel , wie in Newtons Principia dargestellt

1705 wandte Edmond Halley ( 1656–1742) Newtons Methode auf 23 Kometenerscheinungen an, die zwischen 1337 und 1698 aufgetreten waren war ferner in der Lage, die geringfügigen Unterschiede in ihren Umlaufbahnen in Form von Gravitationsstörungen zu erklären, die von Jupiter und Saturn verursacht wurden . Zuversichtlich, dass diese drei Erscheinungen drei Erscheinungen desselben Kometen gewesen waren, sagte er voraus, dass er 1758–59 erneut erscheinen würde. Halleys vorhergesagtes Rückkehrdatum wurde später von einem Team aus drei französischen Mathematikern verfeinert: Alexis Clairaut , Joseph Lalande und Nicole-Reine Lepaute , die das Datum des Perihels des Kometen von 1759 auf die Genauigkeit eines Monats vorhersagten. Als der Komet wie vorhergesagt zurückkehrte, wurde er als Halleyscher Komet bekannt.

Von seinem riesigen dampfenden Zug vielleicht, um
wiederbelebende Feuchtigkeit auf den zahlreichen Kugeln zu schütteln,
Thro', die seine lange Ellipse windet; Vielleicht
Um den untergehenden Sonnen neuen Treibstoff zu verleihen,
Um Welten zu erleuchten und das ätherische Feuer zu nähren.

James Thomson Die Jahreszeiten (1730; 1748)

Bereits im 18. Jahrhundert hatten einige Wissenschaftler korrekte Hypothesen über die physikalische Zusammensetzung von Kometen aufgestellt. 1755 stellte Immanuel Kant in seiner Universal Natural History die Hypothese auf, dass Kometen aus „primitiver Materie“ jenseits der bekannten Planeten kondensiert wurden, die durch die Schwerkraft „schwach bewegt“ wird, dann in willkürlichen Neigungen umkreist und durch die Hitze der Sonne teilweise verdampft wird sie in der Nähe des Perihels. Nachdem der deutsche Mathematiker Friedrich Wilhelm Bessel 1836 während des Erscheinens des Halleyschen Kometen 1835 Dampfströme beobachtet hatte, schlug er vor, dass die Strahlkräfte des verdampfenden Materials groß genug sein könnten, um die Umlaufbahn eines Kometen erheblich zu verändern, und er argumentierte, dass die Nicht- Gravitationsbewegungen des Enckeschen Kometen resultierten aus diesem Phänomen.

Im 19. Jahrhundert war das astronomische Observatorium von Padua ein Epizentrum für die Beobachtung von Kometen. Unter der Leitung von Giovanni Santini (1787–1877) und gefolgt von Giuseppe Lorenzoni (1843–1914) widmete sich dieses Observatorium der klassischen Astronomie, hauptsächlich der Berechnung der neuen Umlaufbahnen von Kometen und Planeten, mit dem Ziel, einen Katalog von fast zehntausend Sternen zusammenzustellen . Im nördlichen Teil Italiens gelegen, waren Beobachtungen von diesem Observatorium ausschlaggebend für die Erstellung wichtiger geodätischer, geografischer und astronomischer Berechnungen, wie z. B. des Längengradunterschieds zwischen Mailand und Padua sowie zwischen Padua und Fiume. Korrespondenz innerhalb des Observatoriums, insbesondere zwischen Santini und ein anderer Astronom, Giuseppe Toaldo, erwähnte die Bedeutung von Kometen- und Planetenumlaufbeobachtungen.

1950 schlug Fred Lawrence Whipple vor, Kometen seien keine felsigen Objekte, die etwas Eis enthalten, sondern eisige Objekte, die etwas Staub und Gestein enthalten. Dieses Modell des "schmutzigen Schneeballs" wurde bald akzeptiert und schien durch die Beobachtungen einer Armada von Raumfahrzeugen (einschließlich der Sonde Giotto der Europäischen Weltraumorganisation und der Vega 1 und Vega 2 der Sowjetunion ) gestützt zu werden, die durch die Koma des Halleyschen Kometen flogen fotografierte 1986 den Kern und beobachtete Strahlen aus verdampfendem Material.

Am 22. Januar 2014 berichteten ESA-Wissenschaftler über den erstmaligen Nachweis von Wasserdampf auf dem Zwergplaneten Ceres , dem größten Objekt im Asteroidengürtel. Die Erkennung erfolgte mithilfe der Ferninfrarot-Fähigkeiten des Herschel Space Observatory . Der Befund ist unerwartet, da Kometen, nicht Asteroiden, normalerweise als „Strahlen und Federn sprießen“ angesehen werden. „Die Grenzen zwischen Kometen und Asteroiden verschwimmen immer mehr“, so einer der Wissenschaftler. Am 11. August 2014 veröffentlichten Astronomen unter Verwendung des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) zum ersten Mal Studien , die die Verteilung von HCN , HNC , H 2 CO und Staub innerhalb der Kometen des Kometen C/2012 F6 ( Lemmon) und C/2012 S1 (ISON) .

Missionen von Raumfahrzeugen

  • Die Halleysche Armada beschreibt die Sammlung von Raumfahrzeugmissionen, die das Perihel des Halleyschen Kometen der 1980er Jahre besuchten und/oder beobachteten. Die Raumfähre Challenger sollte 1986 den Halleyschen Kometen untersuchen, explodierte jedoch kurz nach dem Start.
  • Tiefe Wirkung . Die Debatte darüber, wie viel Eis in einem Kometen ist, geht weiter. Im Jahr 2001 erhielt die Raumsonde Deep Space 1 hochauflösende Bilder der Oberfläche des Kometen Borrelly . Es wurde festgestellt, dass die Oberfläche des Kometen Borrelly heiß und trocken ist, mit einer Temperatur zwischen 26 und 71 ° C (79 bis 160 ° F) und extrem dunkel, was darauf hindeutet, dass das Eis durch Sonnenerwärmung und Reifung entfernt wurde, oder wird von dem rußartigen Material verdeckt, das Borrelly bedeckt. Im Juli 2005 sprengte die Sonde Deep Impact einen Krater auf dem Kometen Tempel 1 , um sein Inneres zu untersuchen. Die Mission ergab Ergebnisse, die darauf hindeuten, dass sich der Großteil des Wassereises eines Kometen unter der Oberfläche befindet und dass diese Reservoirs die Strahlen verdampften Wassers speisen, die die Koma von Tempel 1 bilden. Umbenannt in EPOXI, machte es am 4. November 2010 einen Vorbeiflug an Komet Hartley 2 .
  • Ulysses . Im Jahr 2007 passierte die Ulysses-Sonde unerwartet den Schweif des Kometen C/2006 P1 (McNaught), der 2006 entdeckt wurde. Ulysses wurde 1990 gestartet und die geplante Mission war, dass Ulysses die Sonne umkreist, um sie in allen Breiten zu untersuchen .
  • Sternenstaub . Daten der Stardust- Mission zeigen, dass Materialien, die aus dem Schwanz von Wild 2 gewonnen wurden, kristallin waren und nur bei extrem hohen Temperaturen von über 1.000 ° C (1.830 ° F) "im Feuer geboren" werden konnten. Obwohl sich Kometen im äußeren Sonnensystem gebildet haben, wird angenommen, dass die radiale Vermischung von Material während der frühen Entstehung des Sonnensystems zu einer Umverteilung von Material in der gesamten protoplanetaren Scheibe geführt hat. Infolgedessen enthalten Kometen kristalline Körner, die sich im frühen, heißen inneren Sonnensystem gebildet haben. Dies ist sowohl in Kometenspektren als auch in Probenrückkehrmissionen zu sehen. Noch neuere Materialien zeigen, dass der "Kometenstaub Asteroidenmaterialien ähnelt". Diese neuen Ergebnisse haben Wissenschaftler gezwungen, die Natur von Kometen und ihre Unterscheidung von Asteroiden zu überdenken.
  • Rosette . Die Rosetta- Sonde umkreiste den Kometen Churyumov–Gerasimenko . Am 12. November 2014 landete sein Lander Philae erfolgreich auf der Oberfläche des Kometen, das erste Mal in der Geschichte, dass ein Raumschiff auf einem solchen Objekt gelandet ist.

Einstufung

Große Kometen

Holzschnitt des Großen Kometen von 1577

Etwa einmal pro Jahrzehnt wird ein Komet hell genug, um von einem zufälligen Beobachter bemerkt zu werden, was dazu führt, dass solche Kometen als große Kometen bezeichnet werden. Die Vorhersage, ob ein Komet ein großer Komet werden wird, ist notorisch schwierig, da viele Faktoren dazu führen können, dass die Helligkeit eines Kometen drastisch von den Vorhersagen abweicht. Allgemein gesagt, wenn ein Komet einen großen und aktiven Kern hat, nahe an der Sonne vorbeizieht und von der Sonne aus gesehen nicht verdeckt wird, wenn er am hellsten ist, hat er die Chance, ein großer Komet zu werden. Der Komet Kohoutek im Jahr 1973 erfüllte jedoch alle Kriterien und sollte spektakulär werden, tat dies jedoch nicht. Comet West , der drei Jahre später erschien, hatte viel geringere Erwartungen, wurde aber zu einem äußerst beeindruckenden Kometen.

Der Große Komet von 1577 ist ein bekanntes Beispiel für einen großen Kometen. Er zog als nicht periodischer Komet an der Erde vorbei und wurde von vielen gesehen, darunter die bekannten Astronomen Tycho Brahe und Taqi ad-Din . Beobachtungen dieses Kometen führten zu mehreren bedeutenden Erkenntnissen in Bezug auf die Kometenforschung, insbesondere für Brahe.

Das späte 20. Jahrhundert sah eine lange Lücke ohne das Erscheinen großer Kometen, gefolgt von der Ankunft von zwei in schneller Folge – Komet Hyakutake im Jahr 1996, gefolgt von Hale-Bopp , der 1997 seine maximale Helligkeit erreichte, nachdem er zwei Jahre zuvor entdeckt worden war. Der erste große Komet des 21. Jahrhunderts war C/2006 P1 (McNaught), der im Januar 2007 mit bloßem Auge sichtbar wurde. Er war der hellste seit über 40 Jahren.

Sonnenstrahlende Kometen

Ein sonnenstreifender Komet ist ein Komet, der im Perihel extrem nahe an der Sonne vorbeizieht, im Allgemeinen innerhalb weniger Millionen Kilometer. Obwohl kleine Sonnenkratzer während einer so nahen Annäherung an die Sonne vollständig verdampft werden können , können größere Sonnenkratzer viele Perihelpassagen überleben. Die starken Gezeitenkräfte , denen sie ausgesetzt sind, führen jedoch oft zu ihrer Fragmentierung.

Etwa 90 % der mit SOHO beobachteten Sungrazer sind Mitglieder der Kreutz-Gruppe , die alle von einem riesigen Kometen stammen, der bei seinem ersten Durchgang durch das innere Sonnensystem in viele kleinere Kometen zerbrach. Der Rest enthält einige sporadische Sungrazer, aber unter ihnen wurden vier andere verwandte Kometengruppen identifiziert: die Gruppen Kracht, Kracht 2a, Marsden und Meyer. Die Marsden- und die Kracht-Gruppe scheinen beide mit dem Kometen 96P/Machholz verwandt zu sein , der der Elternteil zweier Meteoritenströme ist , den Quadrantiden und den Arietiden .

Ungewöhnliche Kometen

Euler-Diagramm, das die Arten von Körpern im Sonnensystem zeigt

Von den Tausenden bekannten Kometen weisen einige ungewöhnliche Eigenschaften auf. Der Komet Encke (2P/Encke) umkreist von außerhalb des Asteroidengürtels bis knapp in die Umlaufbahn des Planeten Merkur , während der Komet 29P/Schwassmann-Wachmann derzeit auf einer nahezu kreisförmigen Umlaufbahn vollständig zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn reist. 2060 Chiron , dessen instabile Umlaufbahn zwischen Saturn und Uranus liegt , wurde ursprünglich als Asteroid klassifiziert, bis ein schwaches Koma bemerkt wurde. In ähnlicher Weise wurde Comet Shoemaker–Levy 2 ursprünglich als Asteroid 1990 UL 3 bezeichnet .

Größten

Der größte bekannte periodische Komet ist 95P/Chiron mit 200 km Durchmesser, der alle 50 Jahre direkt innerhalb der Saturnbahn bei 8 AE zum Perihel kommt. Der größte bekannte Oortsche Wolkenkomet ist vermutlich der Komet Bernardinelli-Bernstein bei ≈150 km, der erst im Januar 2031 knapp außerhalb der Saturnbahn bei 11 AE ins Perihel kommen wird. Der Komet von 1729 hatte einen geschätzten Durchmesser von ≈100 km und kam innerhalb der Umlaufbahn des Jupiters bei 4 AE ins Perihel.

Zentauren

Zentauren verhalten sich typischerweise mit Eigenschaften von Asteroiden und Kometen. Zentauren können als Kometen wie 60558 Echeclus und 166P/NEAT klassifiziert werden . 166P/NEAT wurde im Koma entdeckt und wird daher trotz seiner Umlaufbahn als Komet klassifiziert, und 60558 Echeclus wurde ohne Koma entdeckt, wurde aber später aktiv und wurde dann sowohl als Komet als auch als Asteroid klassifiziert (174P/Echeclus ). Ein Plan für Cassini sah vor, es zu einem Zentauren zu schicken, aber die NASA beschloss, es stattdessen zu zerstören.

Überwachung

Ein Komet kann fotografisch mit einem Weitfeldteleskop oder visuell mit einem Fernglas entdeckt werden . Aber auch ohne Zugang zu optischer Ausrüstung ist es dem Amateurastronomen immer noch möglich , einen sonnenstreifenden Kometen online zu entdecken, indem er Bilder herunterlädt, die von einigen Satellitenobservatorien wie SOHO gesammelt wurden . Der 2000. Komet von SOHO wurde am 26. Dezember 2010 vom polnischen Amateurastronomen Michał Kusiak entdeckt, und beide Entdecker von Hale-Bopp verwendeten Amateurgeräte (obwohl Hale kein Amateur war).

Verloren

Eine Reihe von periodischen Kometen, die in früheren Jahrzehnten oder Jahrhunderten entdeckt wurden, sind heute verschollene Kometen . Ihre Umlaufbahnen waren nie gut genug bekannt, um zukünftige Erscheinungen vorherzusagen, oder die Kometen sind zerfallen. Gelegentlich wird jedoch ein "neuer" Komet entdeckt, und die Berechnung seiner Umlaufbahn zeigt, dass es sich um einen alten "verlorenen" Kometen handelt. Ein Beispiel ist Komet 11P/Tempel–Swift–LINEAR , der 1869 entdeckt wurde, aber nach 1908 wegen Störungen durch Jupiter nicht mehr beobachtet werden konnte. Er wurde erst wieder gefunden, als er 2001 zufällig von LINEAR wiederentdeckt wurde . Es gibt mindestens 18 Kometen, die in diese Kategorie passen.

In der Populärkultur

Die Darstellung von Kometen in der Populärkultur ist fest in der langen westlichen Tradition verwurzelt, Kometen als Vorboten des Untergangs und als Omen für weltverändernde Veränderungen zu sehen. Allein der Halleysche Komet hat bei jedem seiner Wiederauftauchen eine Menge sensationslüsterner Veröffentlichungen aller Art ausgelöst. Es wurde besonders darauf hingewiesen, dass die Geburt und der Tod einiger bemerkenswerter Personen mit getrennten Erscheinungen des Kometen zusammenfielen, wie z deren Leben Mary Chapin Carpenter das Lied „ Halley Came to Jackson “ widmete .

In der Vergangenheit lösten helle Kometen in der allgemeinen Bevölkerung oft Panik und Hysterie aus, da sie als schlechte Omen angesehen wurden. In jüngerer Zeit, während des Durchgangs des Halleyschen Kometen im Jahr 1910, passierte die Erde den Schweif des Kometen, und fehlerhafte Zeitungsberichte weckten die Befürchtung, dass Dicyan im Schweif Millionen vergiften könnte, während das Erscheinen des Kometen Hale-Bopp im Jahr 1997 den Massenselbstmord von auslöste der Heaven's Gate- Kult.

In der Science-Fiction wurde der Einschlag von Kometen als Bedrohung dargestellt, die durch Technologie und Heldentum überwunden wird (wie in den Filmen Deep Impact und Armageddon von 1998 ), oder als Auslöser einer globalen Apokalypse ( Lucifer's Hammer , 1979) oder Zombies ( Night of the Komet , 1984). In Jules Vernes Off on a Comet ist eine Gruppe von Menschen auf einem Kometen gestrandet, der die Sonne umkreist, während eine große bemannte Weltraumexpedition den Halleyschen Kometen in Sir Arthur C. Clarkes Roman 2061: Odyssey Three besucht .

In der Literatur

Der langperiodische Komet, der erstmals am 15. Juli 1825 von Pons in Florenz aufgezeichnet wurde , inspirierte Lydia Sigourney zu ihrem humorvollen Gedicht The Comet of 1825 . in dem sich alle Himmelskörper über Aussehen und Zweck des Kometen streiten. Wikisource-logo.svg

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Siehe auch

Verweise

Fußnoten

Zitate

Literaturverzeichnis

Weiterlesen

Externe Links