Das Weltraumteleskop Hubble hat den bislang fernsten, aktiven, ankommenden Kometen fotografiert. Er war zu dem Zeitpunkt circa 2,4 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt, jenseits der Umlaufbahn von Saturn. Er wird durch die ferne Sonne geringfügig erwärmt und hat bereits begonnen, eine rund 130.000 Kilometer große Staubwolke auszubilden – eine sogenannte Koma, die einen winzigen, festen Kern aus gefrorenem Gas und Staub umgibt. Diese Beobachtungen repräsentieren die frühesten Aktivitätsanzeichen, die bisher bei einem Kometen registriert wurden, der erstmals in die Planetenregion des Sonnensystems vordringt.
Der Komet C/2017 K2 (PANSTARRS) oder kurz K2 nähert sich seit Millionen Jahren aus seiner Heimat in den äußeren Bereichen des Sonnensystems, wo die Temperatur bei circa -262 Grad Celsius liegt. Die Bahn des Kometen spricht dafür, dass er aus der Oortschen Wolke stammt, einer kugelförmigen Region von fast einem Lichtjahr Durchmesser, die vermutlich hunderte Milliarden Kometen enthält. Kometen sind die eisigen Überbleibsel aus der Entstehungszeit des Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren und daher unberührt in ihrer Zusammensetzung.
„K2 ist so weit von der Sonne entfernt und so kalt, dass wir mit Sicherheit wissen, dass die Aktivität, die ihn wie einen Kometen aussehen lässt, nicht wie bei anderen Kometen durch die Verdampfung von Wassereis hervorgerufen wird“, sagte der leitende Forscher David Jewitt von der University of California in Los Angeles (UCLA). „Stattdessen denken wir, dass die Aktivität durch die Sublimation (ein Feststoff verwandelt sich direkt in ein Gas) flüchtiger Substanzen entsteht, während der Komet erstmals in die planetare Zone des Sonnensystems eindringt. Darum ist er etwas Besonderes. Dieser Komet ist so weit entfernt und so unglaublich kalt, dass das Wassereis dort steinhart gefroren ist.“
Basierend auf den Hubble-Beobachtungen der Koma von K2 vermutet Jewitt, dass Sonnenlicht gefrorene, flüchtige Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonoxid erwärmt, welche die Oberfläche des Kometen bedecken. Diese eiskalten, flüchtigen Substanzen heben sich von der Oberfläche des Kometen ab und setzen Staub frei, der die Koma bildet. Frühere Studien zur Zusammensetzung von sonnennahen Kometen haben das gleiche Gemisch aus flüchtigen Eisarten enthüllt.
„Ich denke, dass diese flüchtigen Substanzen überall auf K2 zu finden sind, und am Anfang vor Milliarden Jahren gab es sie vermutlich auf jedem Kometen in der Oortschen Wolke“, sagte Jewitt. „Aber die flüchtigen Gase auf der Oberfläche sind die Substanzen, die die Wärme von der Sonne absorbieren. In gewisser Weise wirft der Komet seine äußere Haut ab. Die meisten Kometen werden viel näher an der Sonne entdeckt, etwa in der Nähe der Umlaufbahn Jupiters, deshalb haben sich diese Oberflächengase bis dahin schon verflüchtigt. Aus diesem Grund denke ich, dass K2 der primitivste Komet ist, den wir bis jetzt gesehen haben.“
Der Komet K2 wurde im Mai 2017 vom Panoramic Survey Telescope and Rapid Respons System (Pan-STARRS) auf Hawaii entdeckt, einem Himmelsdurchmusterungsprojekt des Near-Earth Object Observations Program der NASA. Jewitt nutzte Ende Juni 2017 Hubbles Wide Field Camera 3, um einen genaueren Blick auf den eisigen Besucher zu werfen.
Hubbles scharfes „Auge“ offenbarte die Ausdehnung der Koma und half Jewitt auch bei der Größenabschätzung des Kometenkerns. Der Kometenkern ist demnach weniger als 19 Kilometer groß, während seine Koma einen Durchmesser von beachtlichen zehn Erddurchmessern aufweist. Diese riesige Koma muss sich gebildet haben, als der Komet sogar noch weiter von der Sonne entfernt war. Jewitts Team sichtete Archivbilder und fand Bilder von K2 und seiner verschwommenen Koma, die im Jahr 2013 vom Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) auf Hawaii gemacht wurden. Aber das Objekt war zu dem Zeitpunkt so schwach, dass niemand es bemerkte.
„Wir vermuten, dass der Komet seit mindestens vier Jahren ständig aktiv ist“, sagte Jewitt. „In den CFHT-Daten besaß K2 eine Koma in einer Distanz von drei Milliarden Kilometern zur Sonne, als er sich zwischen den Umlaufbahnen von Uranus und Neptun befand. Er war bereits aktiv, und ich denke, dass er seitdem ständig aktiv ist. Während er sich der Sonne nähert, wird er wärmer und wärmer, und die Aktivität nimmt zu.“
„Aber kurioserweise zeigen die Hubble-Bilder keinen Schweif bei K2, was normalerweise ein Markenzeichen von Kometen ist. Die Abwesenheit eines solchen Merkmals deutet darauf hin, dass die von dem Kometen wegdriftenden Teilchen zu schwer sind, um durch den Strahlungsdruck der Sonne weggeblasen zu werden und einen Schweif zu bilden.
Astronomen werden reichlich Zeit haben, um detaillierte Untersuchungen an K2 vorzunehmen. In den nächsten fünf Jahren wird der Komet seine Reise in das innere Sonnensystem fortsetzen, bevor er im Jahr 2022 den sonnennächsten Punkt seiner Bahn kurz hinter der Mars-Umlaufbahn erreicht. „Wir werden erstmals die sich entwickelnde Aktivität eines Kometen, der aus der Oortschen Wolke kommt, über einen großen Entfernungsbereich hinweg verfolgen können“, sagte Jewitt. „Er sollte zunehmend aktiver werden, während er sich der Sonne nähert, und vermutlich wird er einen Schweif bilden.“
Jewitt sagte, dass das James Webb Space Telescope der NASA, ein Infrarotobservatorium, dessen Start für 2018 geplant ist, die Wärme des Kometenkerns messen könnte, was Astronomen eine genauere Schätzung seiner Größe erlauben würde. Die Ergebnisse des Teams erschienen am 28. September 2017 in den Astrophysical Journal Letters. (Anm. d. Red.: Heute gab die NASA bekannt, dass der Start des James Webb Space Telescope auf das Frühjahr 2019 verschoben wird.)
Das Hubble Space Telescope ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der NASA und der ESA. Das Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betreibt das Teleskop. Das Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore (Maryland), führt die wissenschaftlichen Operationen Hubbles durch. Das STScI wird von der Association of Universities for Research in Astronomy, Inc. in Washington D.C. für die NASA betrieben.
(THK)
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