Daten von Instrumenten an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta haben bei der ersten Beobachtung auroraähnlicher, fernultravioletter Emissionen auf einem Kometen geholfen. Die Instrumente werden vom Southwest Research Institute (SwRI) geleitet.
Auf der Erde entstehen Polarlichter, wenn geladene Teilchen von der Sonne den Feldlinien des Erdmagnetfeldes zum Nordpol und Südpol folgen. Dort treffen die Teilchen auf Atome und Moleküle in der Erdatmosphäre und erschaffen leuchtende Vorhänge aus farbenprächtigem Licht hoch am Himmel. Ähnliche Phänomene wurden auf verschiedenen Planeten und Monden im Sonnensystem und sogar um einen fernen Stern beobachtet.
Die vom SwRI geleiteten Instrumente, der Alice Far-Ultraviolet (FUV) Spectrograph und der Ion and Electron Sensor (IES), trugen zum Nachweis dieses neuen Phänomens auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko (67P/C-G) bei.
“Geladene Teilchen im Sonnenwind von der Sonne strömen in Richtung des Kometen und interagieren mit dem Gas, das den eis- und staubhaltigen Kern des Kometen umgibt, was die Auroras erzeugt”, sagte der SwRI-Vizepräsident Dr. Jim Burch, der das IES-Instrument leitet. “Das IES-Instrument registrierte die Elektronen, die die Aurora erzeugten.”
Die Gashülle um 67P/Tschurjumow-Gerassimenko, “Koma” genannt, wird durch die Sonnenteilchen und das ultraviolette Leuchten angeregt – eine Wechselwirkung, die vom Alice FUV-Instrument registriert wurde.
“Anfangs dachten wir, dass die ultravioletten Emissionen von 67P/Tschurjumow-Gerassimenko ein Phänomen sind, das als Tagleuchten bezeichnet wird. Das ist ein Prozess, der von Sonnenphotonen bei der Interaktion mit Gas des Kometen verursacht wird”, sagte Dr. Joel Parker vom SwRI, der Leiter des Alice-Spektrografen. “Wir waren erstaunt, als wir entdeckten, dass die ultravioletten Emissionen Auroras sind und nicht von Photonen verursacht werden, sondern von Elektronen im Sonnenwind, die Wasser und andere Moleküle in der Koma spalten und in der nahen Umgebung des Kometen beschleunigt wurden. Die resultierenden angeregten Atome erzeugen dieses spezielle Licht.”
Dr. Marina Galand vom Imperial College London leitete ein Team, das ein physikbasiertes Modell verwendete, um Messungen der verschiedenen Instrumente an Bord Rosettas zu kombinieren.
“Dadurch mussten wir uns nicht auf nur einen einzigen Datensatz von einem Instrument stützen”, sagte Galand, die Hauptautorin einer Studie im Journal Nature Astronomy, die diese Entdeckung beschreibt. “Stattdessen konnten wir einen großen, umfassenden Datensatz zusammenstellen, um ein besseres Bild dessen zu zeichnen, was dort geschieht. Das ermöglichte uns zweifelsfrei festzustellen, wie die ultravioletten Emissionen von 67P/Tschurjumow-Gerassimenko entstehen, und ihren Ursprung zu offenbaren.”
“Ich erforsche die irdischen Polarlichter seit fünf Jahrzehnten”, sagte Burch. “Auroras auf 67P/Tschurjumow-Gerassimenko zu finden, der kein Magnetfeld besitzt, ist überraschend und faszinierend.”
Rosetta folgte dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko zwischen 2014 und 2016 und hat eine Fülle an Daten gesammelt. Sie zeigen, wie die Sonne und der Sonnenwind mit Kometen interagieren. Neben der Entdeckung dieser Kometen-Auroras war die Raumsonde die erste, die einen Kometenkern umkreiste, die erste, die mit einem Kometen in das innere Sonnensystem reiste und die erste, die eine Landeeinheit auf eine Kometenoberfläche schickte.
(THK)
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