Kometen. Kometen in der Geschichte. Ursprung der Kometen. Benennung. Der Nukleus. Das Koma, der Staubschweif und Meteoriten. Der Plasma-/Ionenschweif

Transkript

1 Kometen Kometen in der Geschichte Ursprung der Kometen Benennung Der Nukleus Das Koma, der Staubschweif und Meteoriten Der Plasma-/Ionenschweif Forschungsmissionen in der Vergangenheit und Zukunft

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3 Kometen in der Geschichte

4 Kometen in der Geschichte aus dem Griechischen: Haarstern Kosmos bedeutet Ordnung, Kometen galten als nicht berechenbar, Unordnung, Chaos

5 Antike Heilsbringer, Zeichen göttlichen Königtums Komet bei Geburt Alexanders d.gr. (*356 v. Chr.) und bei Leichenfeier Julius Cäsar (44 v.chr.) Chin. Schrift aus den 15.Jhd. v.chr. erster Kometenatlas Stern von Bethlehem Aristoteles ( v. Chr.): Kometen als Wettererscheinung 79 n.chr.: Kometen als Wunderzeichen

6 Mittelalter Symbol göttlicher bzw. Gott gegebener Herrschaft 1066 Vorbote der Schlacht von Hastings Pest als Strafe Gottes laut Martin Luther Verletzung der göttlichen Ordnung

7 Renaissance Einblattdruck für Analphabeten: Bilder- zeitung Tycho Brahe ( ): Höhenbestim- mung des Kometen 1577 E. Halley Entdecker der Natur der Kometen- bahnen

8 Ursprung der Kometen Die Geburt eines Kometen Die Bahn eines Kometen Tod eines Kometen

9 Die Geburt eines Kometen Überreste der Urmaterie Schmutzige Schneebälle Die Oortsche Wolke, ein Kühlraum für Kometen

10 Die Verteilung der Kometen im Sonnensystem

11 Die Bahn eines Kometen Langperiodische Kometen Bahn hat eine zufällige Neigung zur Ekliptik Kurzperiodische Kometen (T<200 Jahre) geringe Bahnneigung laufen in prograder Richtung um die Sonne Interstellare Kometen hyperbolische statt elliptische Bahn

12 Die Bahnen einiger Kometen

13 Tod eines Kometen Hinausschleudern aus dem Sonnensystem Verlöschen, bildet Meteorschwarm oder Asteroid Einschlag auf Sonne, Planet oder Mond

14 Benennung von Kometen

15 Benennung von Kometen alte Richtlinien von Mitte des 19.Jhd hinfällig 1995 völlige Umgestaltung der Nomenklatur allgemein Kometen nach Entdeckern benannt Komet C/2002 P3 (SOHO-500), Foto: ESA

16 Benennungsschema Beobachtungsjahr Leerzeichen großer Buchstabe Zahl für den Kometen vorangestellt ein weiterer Buchstabe gefolgt von einem Schrägstrich, sobald Bahnelemente bekannt sind vorhandene Trümmerstücke werden mit -A, -B usw. gekennzeichnet

17 Beispiele für Erstentdeckung und Wiederentdeckung: 1P/1682 Q1 und 1P/1986 U1 Komet, der erst als Asteroid eingestuft wurde: 95P/Chiron für Komet, der letzte Nacht als dritter seit Anfang Juni entdeckt wurde: X/2005 L3

18 Der Nukleus

19 Physikalische Eigenschaften 1-50 km Durchmesser kartoffelförmig m = 10 8 bis t geringe Dichte: 0,2-1,2 g/cm³

20 Physikalische Eigenschaften 1-50 km Durchmesser kartoffelförmig m = 10 8 bis t geringe Dichte: 0,2-1,2 g/cm³ aus Kometesimalen Zerbrech- Wahrscheinlichkeit: 0,01/ Komet /Jahr Shoemaker-Levy 9, Biela(1845), West(1976) Rotationsperiode 10h

21 Kernmodelle a: icy conglumerate model, b: fluffy aggregate model, c: primordial rubble pile model, d: icy-glue model

22 Chemische Zusammensetzung Eis aus H 2 O, CO 2, CO, CH 4, NH 3 kleiner Anteil Staub-, Mineralienteilchen (Silikate, Nickeleisen) eingelagert schmutzige Schneebälle

23 Chemische Zusammensetzung Eis aus H 2 O, CO 2, CO, CH 4, NH 3 kleiner Anteil Staub-, Mineralienteilchen (Silikate, Nickeleisen) eingelagert schmutzige Schneebälle Molekül Anteil H 2 O 0,85 CO 0,04 CO 2 0,03 H 2 CO 0,02 CH 3 OH 0,02 N 2 0,01 H 2 S, HCN, NH 3, CH 4, CS 2, H 2 CO 2, C 2 H 2 etc. 0,03

24 Vorkommen der Elemente Vorkommen der Elemente 1 2 Gesamtverhältnis Si N C O 99 1 H Gas Staub 2,48 ~0,63 N/Si 20,1 24,1 O/Si 12,1 12,9 C/Si H/Si 0,20 ~0,05 N/C ~0,03 0,03 S/O mehr <0,01 N/O 0,66 0,33 C/O Sonnensystem Kometen

25 Oberfläche nicht glatt, mit Kratern bedeckt kosmische Strahlung organische Moleküle bedecken OF krustenartig Albedo 0,03-0,04; (vgl. Asphalt: 0,07)

26 Oberfläche nicht glatt, mit Kratern bedeckt kosmische Strahlung organische Moleküle bedecken OF krustenartig Albedo 0,03-0,04; (vgl. Asphalt: 0,07) bei Sonnenannäherung Erwärmung mit T~r -1/2 flüchtige Stoffe sublimieren (CO, CO 2, H 2 O, etc.) Staubkörnchen werden gelöst Koma

27 Jets durch ungleichmäßige Eissublimation bedecken 10% der OF üben nicht-gravitative Kräfte auf Umlaufbahn aus auf Nachtseite keine Aktivität

28 Koma, Staubschweif und Meteoriten

29 Die Coma Entstehung Ausbreitung Prozesse Halo

30 Der Staubschweif des Kometen Entstehung Eigenschaften Eigenschaften - Beschaffenheit - Form - Beschleunigung Pointing-Robertson- Effekt

31 Meteore und Meteoriten Herkunft Definition Meteore Radiant Definition Meteoriten Zusammenhang zu den Kometen

32 1. Beobachtungen Der Plasma- oder Ionenschweif 2. Zusammensetzung 3. Rolle des Sonnenwindes 4. Feinstruktur der Ionenschweife

33 1. Beobachtungen bläulich CO +

34 1. Beobachtungen bläulich CO + sehr lang Mio. km

35 1. Beobachtungen bläulich CO + sehr lang Mio. km gerade von der Sonne weg

36 1. Beobachtungen bläulich CO + sehr lang Mio. km gerade von der Sonne weg schmal

37 1. Beobachtungen bläulich CO + sehr lang Mio. km gerade von der Sonne weg schmal stark strukturiert

38 1. Beobachtungen bläulich CO + sehr lang Mio. km gerade von der Sonne weg schmal stark strukturiert zeitlich veränderlich

39 Komet Mrkos 1957

40 2. Zusammensetzung hauptsächlich ionisierte Atome und Moleküle

41 2. Zusammensetzung hauptsächlich ionisierte Atome und Moleküle geringe Dichte Dichteprofil schwer erstellbar

42 2. Zusammensetzung hauptsächlich ionisierte Atome und Moleküle geringe Dichte Dichteprofil schwer erstellbar ionisiertes CO, C, H 2 O,N 2,Ca,S,OH,H 2 S

43 2. Zusammensetzung hauptsächlich ionisierte Atome und Moleküle geringe Dichte Dichteprofil schwer erstellbar ionisiertes CO, C, H 2 O,N 2,Ca,S,OH,H 2 S Entmischung Entmischung durch unterschiedliche Lebensdauern

44 2. Zusammensetzung hauptsächlich ionisierte Atome und Moleküle geringe Dichte Dichteprofil schwer erstellbar ionisiertes CO, C, H 2 O,N 2,Ca,S,OH,H 2 S Entmischung durch unterschiedliche Lebensdauern Schweiflänge abh. von Zusammensetzung

45 3. Rolle des Sonnenwindes Ursache für die Beschleunigung der Ionen (Biermann 1951) Strahlungsdruck nicht ausreichend

46 3. Rolle des Sonnenwindes Ursache für die Beschleunigung der Ionen (Biermann 1951) Strahlungsdruck nicht ausreichend Entstehung des Schweifs nach dem wind- sock model magnetohydrodynamisches Modell (Alfvén 1957)

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49 3. Rolle des Sonnenwindes Ursache für die Beschleunigung der Ionen (Biermann 1951) Strahlungsdruck nicht ausreichend Entstehung des Schweifs nach dem wind- sock model magnetohydrodynamisches Modell (Alfvén 1957) Nachweis durch die Mission Giotto 1986 Kometopause, Ionopause, bow shock

50 Der Halleysche Komet 1986

51 4. Feinstruktur der Ionenschweife Knicke im Schweif Veränderung der Sonnenwindkomponenten

52 Komet Halley 1986

53 4. Feinstruktur der Ionenschweife Knicke im Schweif Veränderung der Sonnenwindkomponenten Abtrennung eine Schweifstücks Umkehr des interplanetaren Magnetfeldes

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55 Komet Hyakutake 1996

56 Hale Bopp mit CO + Filter

57 4. Feinstruktur der Ionenschweife Knicke im Schweif Veränderung der Sonnenwindkomponenten Abtrennung eine Schweifstücks Umkehr des interplanetaren Magnetfeldes Strahlenförmige Struktur neutrales Gebiet entlang der Achse (Ip und Mendis 1976) Strom ~ Magnetfeldstärke

58 Komet West 1975

59 4. Feinstruktur der Ionenschweife Knicke im Schweif Veränderung der Sonnenwindkomponenten Abtrennung eine Schweifstücks Umkehr des interplanetaren Magnetfeldes Strahlenförmige Struktur neutrales Gebiet entlang der Achse Strom ~ Magnetfeldstärke Knoten mit größerer Helligkeit

60 Literaturverzeichnis Crovisier, Encrenaz: Comet Science, 2000 Institute of Physics publishing: Encyclopaedia of Astronomy and Astrophysics Huebner: Physics and Chemesty of Comets, 1990 Spektrum Verlag: ABC Lexikon Astronomie Herder: Lexikon der Astronomie Oxford Dictionnary of Astronomy

61 Kometenmissionen in der Vergangenheit und Zukunft

62 Motivation Es gibt zentrale Fragen zum Sonnensystem, die noch unbeantwortet sind: Entstehung/Entwicklung des Sonnensystems Existenz ähnlicher Systeme? Auswirkungen auf das System Erde Kometen als Wasserbringer? Kometen als Lebensbringer?

63 Die Halley-Armada

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65 GIOTTO Instrumentierung Halley Multicolor Camera Neutral Mass Spectrometer Ion Mass Spectrometer Particle Impact Analyser Dust Impact Detector 3D-Positive Ion Analyser Retarding Potential Analyser Energetic Particle Analyser Magnetometer Optical Probe Experiment Radio Science Experiment (HMC) (NMS) (IMS) (PIA) (DID) (JPA) (RPA) (EPA) (MAG) (OPE) (GRE)

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67 Aktuelle Missionen Stardust NASA, Deep Impact NASA, 1999

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69 Aktuelle Missionen Stardust NASA, Deep Impact NASA, 1999 Rosetta ESA, Pluto-Kuiper Express NASA, in Planung

70 Rosetta Orbiter Instrumente Ultraviolet Imaging Spectrometer ALICE Comet Nucleus Sounding CONSERT Cometary Secondary Ion Mass Analyser COSIMA Grain Impact Analyser and Dust Accumulator GIADA Micro-Imaging Analysis System MIDAS Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter MIRO Rosetta Orbiter Imaging System OSIRIS Rosetta Orbiter Spectrometer for Ions and Neutrals ROSINA Rosetta Plasma Consortium RPC Radio Science Investigation RSI Visible and Infrared Mapping Spectrometer VIRTIS

71 2. März 2004 Start Rosetta

72 Rosetta 2. März 2004 Start März Vorbeiflug Erde März 2007 Vorbeiflug Mars November Vorbeiflug Erde September 2008 Vorbeiflug Asteroid Steins November Vorbeiflug Erde Juli 2010 Vorbeiflug Asteroid Lutetia

73 Rosetta 2. März 2004 Start März Vorbeiflug Erde März 2007 Vorbeiflug Mars November Vorbeiflug Erde September 2008 Vorbeiflug Asteroid Steins November Vorbeiflug Erde Juli 2010 Vorbeiflug Asteroid Lutetia Januar-Mai Geplante Ankunft bei Kometen 67P/Churyumov- Gerasimenko Soll ca. 2 Jahre auf Kometenbahn mitfliegen bis vorrausichtlich Dez 2015 Missionsdauer 12 Jahre

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75 Landung auf Kometen: Der Lander

76 Rosetta Lander Instrumente Alpha Proton X-ray Spectrometer APXS Rosetta Lander Imaging System ROLIS Comet Nucleus Sounding CONSERT Cometary Sampling and Composition experiment COSAC Evolved Gas Analyser MODULUS PTOLEMY

77 Rosetta Lander Instrumente Multi-Purpose Sensor for Surface/Subsurface Science MUPUS RoLand Magnetometer and Plasma Monitor ROMAP Sample and Distribution Device SD2 Surface Electrical and Acoustic Monitoring Experiment, Dust Impact Monitor SESAME

78 Start: März 2004 Am Ziel: Januar 2014 Landung: Dezember 2014 Impression: Rosetta Orbiter und Lander

79 Occulter Sonne Soho-6, aufgenommen vom LASCO Koronagraph Fazit: Es gibt wohl viel mehr Kometen, als man bisher angenommen hat