Mittelinfrarotbild des Kometen 9P / Tempel 1 nach der Deep Impact-Kollision. Bildnachweis: NAOJ Zum Vergrößern anklicken
Als die Deep Impact-Mission der NASA am 4. Juli dieses Jahres in den Kometen 9P / Tempel 1 gepflügt wurde, hatten die Riesenteleskope auf Mauna Kea einen einzigartigen Blick auf die massive Staub-, Gas- und Eiswolke, die während der Kollision ausgestoßen wurde.
Eine Reihe koordinierter Beobachtungen, die unter idealen Bedingungen von der weltweit größten Sammlung großer Teleskope gemacht wurden, lieferten überraschende neue Einblicke in die Abstammung und die Lebenszyklen von Kometen. Insbesondere Materialien unter der staubigen Haut des Kometen zeigen auffallende Ähnlichkeiten zwischen zwei Kometenfamilien, bei denen keine Beziehung vermutet wurde.
Die Beobachtungen ermöglichten es den Wissenschaftlern auch, die Masse des durch die Kollision ausgestrahlten Materials zu bestimmen, die auf bis zu 25 voll beladene Sattelzugmaschinen geschätzt wird.
Die Ergebnisse basieren auf der Zusammensetzung des felsigen Staubes, der sowohl von den 8-Meter-Teleskopen Subaru als auch von Gemini nachgewiesen wurde, sowie auf organischen Verbindungen auf Ethan-, Wasser- und Kohlenstoffbasis, die von der 10-Meter-W.M. Keck-Observatorium. Die Ergebnisse dieser Beobachtungen von Mauna Kea wurden heute in einem speziellen Segment in der Zeitschrift Science zur Verfügung gestellt, in dem die Ergebnisse des Deep Impact-Experiments hervorgehoben wurden.
Der Komet Tempel 1 wurde für das Deep Impact-Experiment ausgewählt, da er die Sonne in einer stabilen Umlaufbahn umkreist, in der seine Oberfläche sanft mit Sonnenstrahlung eingebrannt werden kann. Infolgedessen hat der Komet eine alte verwitterte Schutzschicht aus Staub, die das eisige Material darunter bedeckt, ähnlich wie eine Schneebank Schmutz auf seiner Oberfläche ansammelt, wenn sie im Frühlingssonnenlicht schmilzt. Die Deep Impact-Mission wurde entwickelt, um tief unter dieses verkrustete Äußere zu graben und mehr über die wahre Natur der Staub- und Eiskomponenten des Kometen zu erfahren. "Dieser Komet hatte definitiv etwas unter seinem Furnier aus Fels und Eis zu verbergen und wir waren mit den größten Teleskopen der Welt bereit, um herauszufinden, was es war", sagte Chick Woodward von der University of Minneapolis und Teil des Gemini-Beobachtungsteams.
Die kombinierten Beobachtungen zeigen eine komplexe Mischung aus Silikaten, Wasser und organischen Verbindungen unter der Oberfläche des Kometen. Diese Materialien ähneln denen einer anderen Klasse von Kometen, von denen angenommen wird, dass sie sich in einem entfernten Schwarm unberührter Körper befinden, der Oort Cloud genannt wird. Oort Cloud-Kometen sind gut erhaltene Fossilien in den gefrorenen Vororten des Sonnensystems, die sich in den Milliarden Jahren seit ihrer Entstehung kaum verändert haben. Wenn sie gelegentlich gravitativ in Richtung Sonne geschubst werden, erwärmen sie sich und setzen bei einem einmaligen Besuch des inneren Sonnensystems eine große Menge Gas und Staub frei.
Es wurde angenommen, dass sich zurückkehrende Kometen wie Tempel 1 (bekannt als periodische Kometen) in einem kälteren Kindergarten gebildet haben, der sich deutlich von den Geburtsorten ihrer Cousins, den Oort Cloud-Kometen, unterscheidet. Der Beweis für zwei unterschiedliche „Stammbäume“ liegt in ihren sehr unterschiedlichen Umlaufbahnen und ihrer offensichtlichen Zusammensetzung. "Jetzt sehen wir, dass der Unterschied wirklich nur oberflächlich sein kann: nur hauttief." sagte Woodward. „Unter der Oberfläche sind diese Kometen vielleicht doch nicht so unterschiedlich.
Diese Ähnlichkeit deutet darauf hin, dass beide Arten von Kometen einen gemeinsamen Geburtsort in einer Region des sich bildenden Sonnensystems hatten, in der die Temperaturen warm genug waren, um die beobachteten Materialien zu produzieren. "Es ist jetzt wahrscheinlich, dass sich diese Körper zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Neptun in einem gemeinsamen Kindergarten gebildet haben", sagte Seiji Sugita von der Universität Tokio und Subaru-Teammitglied.
"Eine weitere Frage, die die Mauna Kea-Teleskope beantworten konnten, ist die Menge an Masse, die ausgestoßen wurde, als der Komet von einem Kupferstück von der Größe eines Flügels des Raumfahrzeugs Deep Impact getroffen wurde", kommentierte Sugita. Zum Zeitpunkt des Aufpralls bewegte sich das Raumschiff mit einer Geschwindigkeit von 23.000 Meilen pro Stunde oder fast 37.000 Stundenkilometern.
Da das Raumschiff nicht in der Lage war, die Größe des nach seiner Entstehung entstandenen Kraters zu untersuchen, lieferten die hochauflösenden Beobachtungen von Mauna Kea die erforderlichen Daten, um eine genaue Schätzung des Massenauswurfs zu erhalten, der etwa 1000 Tonnen betrug. "Um diese Menge an Material freizusetzen, muss der Komet eine ziemlich weiche Konsistenz haben", sagte Sugita.
"Der Spritzer von der Aufprallsonde der NASA hat diese Materialien befreit und wir waren am richtigen Ort, um sie mit den größten Teleskopen der Erde einzufangen", sagte W.M. Keck-Regisseur Fred Chaffee. "Die enge Zusammenarbeit zwischen Keck, Gemini und Subaru hat sichergestellt, dass die besten Teleskope der Welt die beste Wissenschaft geleistet haben, was zeigt, dass das Ganze oft größer ist als die Summe seiner Teile."
Alle drei größten Teleskope von Mauna Kea beobachteten den Kometen im infraroten Teil des Spektrums, bei dem es sich um Licht handelt, das als "roter als rot" bezeichnet werden kann. Das Raumschiff Deep Impact war nicht dafür ausgelegt, den Kometen im mittleren Infrarot- (oder thermischen Infrarot-) Teil des Spektrums zu beobachten, was Subaru und Gemini konnten. Die Keck-Beobachtungen verwendeten einen hochauflösenden Spektrographen im nahen Infrarot. Große Instrumente dieser Art wären unmöglich in das Deep Impact-Raumschiff zu passen gewesen.
"Diese Beobachtungen geben uns den bisher besten Einblick in das, was sich unter der staubigen Haut eines Kometen befindet", sagte David Harker, der das Gemini-Team leitete. "Innerhalb einer Stunde nach dem Aufprall verwandelte sich das Leuchten des Kometen und wir konnten eine ganze Reihe feiner staubiger Silikate erkennen, die von einem anhaltenden Gasgeysir unter der Schutzkruste des Kometen angetrieben wurden. Dazu gehörte eine große Menge Olivin, ähnlich wie an den Stränden unterhalb von Mauna Kea. Diese unglaublichen Daten waren wirklich ein Geschenk von Mauna Kea! “
Instrumente, die diese Beobachtungen machten, waren:
* MICHELLE (Mittelinfrarot-Echelle-Spektrograph / Imager) am 8-Meter-Teleskop Fredrick C. Gillett (Gemini North)
* NIRSPEC (Nahinfrarotspektrograph) auf dem 10-Meter-Keck II-10-Meter-Teleskop
* COMICS (COoled Mid-Infrared Camera and Spectrograph) auf dem 8-Meter-Subaru-Teleskop
Originalquelle: NAOJ-Pressemitteilung
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