2013 Das Jahr der Kometen. Herbert Haupt AVR/IAS Astronomievereinigung Rottweil Zimmern o.r

Transkript

1 2013 Das Jahr der Kometen Herbert Haupt AVR/IAS Astronomievereinigung Rottweil Zimmern o.r

2 Kometen historisch (1) Glücksbringer oder Unheilboten

3 Kometen historisch (2) Vom Unheilboten zur Naturerscheinung Kometen bewegen sich auf langgestreckten Ellipsenbahnen um die Sonne Kometen wurden bis ins 16. Jahrhundert als Erscheinung der Erdatmosphäre angesehen! 1577 Tycho Brahe: Kometen sind > 230 Erdradien entfernt und daher weit außerhalb der Erdatmosphäre! 1609 Keplersche Gesetze: Beschreiben die Bahnen von Planeten und Kometen 1682 Edmond Halley: Der Komet von 1531, 1607 und 1682 ist immer derselbe!

4 Was sind Kometen? Komet PanSTARRS C/2011 L4 Komet Lemmon C/2012 F6 Komet ISON C/2012 S1: beinahe ein Jahrhundertkomet Komet Linear C/2012 X1: ein kleiner Holmes Kometen: Lovejoy C/2011 W3 (1) und C/2013 R1 (2) Zusammenfassung / Literatur

5 Kometen (1) Kometen sind Urmaterie aus den Anfängen des Sonnensystems, die in Sonnenferne kondensierte Sie umkreisen die Sonne überwiegend außerhalb des Planetensystems im Kuiper-Gürtel und Oortscher Wolke Einige wurden abgelenkt nach innen: - langperiodisch (> 200 Jahre) aus Oortscher Wolke: statistisch verteilte Bahnneigungen gegen Ekliptik - kurzperiodisch (< 200 Jahre) aus Kuiper-Gürtel: vorwiegend nahe der Ekliptik Kometen haben das Wasser auf die Erde gebracht!

6 Kometen (2) Kern: schmutziger Schneeball Größe: meist 0,6 8 km (auch bis 100 km) geringe Schwerkraft, daher sehr porös (~ g/cm 3 ) und geringe mechanische Festigkeit bestehen aus Wassereis ( %), gefrorenen Gasen (CH 4, NH 3,..), adsorbierten Molekülen (CHONS), Staub (CHON- und Silikat-Teilchen: 0,1...5μm), und Felsbrocken Oberfläche: wegen Ausgasen sehr dunkle Kruste (cm, m) => Albedo 2...4% aktive Regionen nur ca. 1% der Gesamtoberfläche

7 Kometen (3) Koma: bildet sich bei Annäherung an die Sonne (< 4-5AE) Sublimation leichtflüchtiger Substanzen, die kleine Staubteilchen mitreißen: Abströmgeschwindigkeit m/s schwere Teilchen bleiben zurück => dunkle, poröse Kruste Ausbildung einer Koma, geschichtet: - innen (~10 4 km): Muttermoleküle - Mitte (~10 5 km): leichtere Tochtermoleküle - außen: neutrale Atome (vor allem H, durch Dissoziation abgespalten) ein Teil des Komagases wird ionisiert (Sonnenstrahlung, Stoß / Ladungsaustausch mit Sonnenwindteilchen) und von Sonnenwind ausgetrieben

8 Schweif: Ausbildung bei < 2AE Kometen (4) Gas-Schweif: leichte Teilchen = ionisiertes Gas werden von Sonnenwind mitgerissen, - mit bis zu 100 km/s! => gerade von der Sonne weg - Strukturen durch Magnetfelder - Schweiflänge: (bis 250!) Mio km Staub-Schweif: durch Strahlungsdruck der Sonne angetrieben: - sehr viel geringere Geschwindigkeit als bei Gasschweif => Krümmung des Schweifs wegen Kometenbewegung - leichtere Teilchen stärker angetrieben (~1/Gewicht) => Auffächerung des Schweifs Streifenbildung bei Rotation des Kometen

9 Komet Mc Naught Dirk Ewers Namibia Farm Hakos Blick zum Gamsberg

10 Komponenten und Schweifbildung Gas-/Staubjets durch Sonnenstrahlung ausgelöst und durch Sonnenwind und Strahlungsdruck in die Gegenrichtung abgetrieben Neutralgaswolke: für Amateure nicht sichtbar!

11 Kometen (5) Schwerkraft und Fluchtgeschwindigkeit an Oberfläche Schwerkraft: F o = - G M m R -2 = - m g Erde: R = 6370 km, M = kg g e = 1! Holmes: r = 1,7 km, m = kg g h für d 1 g/cm 3? Fluchtgeschwindigkeit: v o = (2 G M/R) 1/2 Erde: v eo = 11,2 km/s Holmes: v ho = 11,2 (m/m R/r) 1/2 = 1,3 m/s!! Also Vorsicht: Auf Kometen nur sehr langsam gehen!

12 Kometen (6) Kometen sind im Prinzip alle gleich, doch jeder ist anders!

13 2013 Das Jahr der Kometen PanSTARRS Lemmon LINEAR ISON Lovejoy

14 Komet PanSTARRS C/2011 L4 Perihel am : 0,33 AE Geschwindigkeit im P. 77 km/s Erdnähe am : 1,1 AE Bahnneigung gegen Ekliptik: 78 Umlauf um Sonne: J?? oder hyperbolisch? Max Helligkeit: 1,0 m

15 Die Bahn von PanSTARRS Sie steht nahezu senkrecht auf der Ekliptik (78 )

16 PanSTARRS Peter Knappert

17 PanSTARRS in der Abenddämmerung Dieter Willasch RSA

18 PanSTARRS Flug Richtung Sonne eine Woche vor Perihel AP/spaceweather.com Minoru Yoneto

19 Kernaktivität / Jets: PanSTARRS FFT Unscharfe Maske, 2013 Bernd Thinius, Inastars Observatorium Potsdam, Tage nach Perihel

20 PanSTARRS nach dem Perihel Michael Jäger Plasmaschweif: weist immer von der Sonne weg (schwach; rechts) Staubschweif: ist träger kann quer oder hinter dem Kometen laufen Auffächerung; Streifen im Staubfächer infolge Kernrotation

21 Komet PanSTARRS bei Andromeda M. Jäger Der Komet bewegt sich von der Sonne weg, mit dem Staubschweif voran, und etwas seitlich. Dadurch wird dieser auseinander gezogen! R. Dobesberger IAS

22 PanSTARRS beim Emissionsnebel NGC 7822 im Kepheus Michael Jäger

23 PanSTARRS am 13. Mai Michael Jäger vor Kepheus, auf dem Weg ins äußere Sonnensystem. Der breite Staubschweif verblasst, wächst aber noch. Der Komet hat einen ausgedehnten Gegenschweif gebildet - Staub, der dem Kometen auf seiner Bahn (links) hinterherzieht und mehr als 3 Grad umfasst. Bei ~ 1,6 AE von der Erde entspricht das einer Ausdehnung von über 12 Mio km.

24 PanSTARRS in UMi Michael Jäger Staubteilchengrößen: normaler Staubschweif: ~ 1 μm Gegenschweif: 100 μm - 1 mm

25 PanSTARRS C/2011 L4 Alter Hase: gibt Material gleichmäßig ab Seiichi Yoshida

26 Komet Lemmon C/2012 F6 Perihel am : 0,73 AE Aphel: 973 AE Erdnähe am : 0,99 AE Umlaufperiode: a Bahn-Neigung gegen Ekliptik: 83 Maximale Helligkeit: 4,5 m

27 Komet Lemmon bei KMW und KH 47 Tuc Dieter Willasch IAS - RSA

28 Lemmon: Schweifveränderung in 24 h 15. und 16. Mai 2013 D. Peach Schweifabriss am

29 Komet Lemmon: Schweifabriss P. Mortfield Im Gegensatz zu PanSTARRS besteht der Schweif überwiegend aus Gas

30 Komet LINEAR C/2012 L2 und X1 LINEAR X1: Perihel am in 1,6 AE Exzentrizität: 0,99 Erdnähe am in 1,6 AE Umlaufperiode: 1870 Jahre Überraschender Helligkeitsanstieg am morgens: 14 8m der kleine Holmes LINEAR: Lincoln Near Earth Asteroid Research

31 Komet C/2012 L2 Linear B.Thinius IOP

32 LINEAR C/2012 X Michael Jäger

33 Ausbruch von Komet LINEAR C/2012 X Unexpected outburst by comet C/2012 X1 although it is not clear whether the object is breaking up or whether a bright jet of material is simply blasting copious quantities of gas and dust into space. Seichi Yoshida Beispiel für die Unberechenbarkeit von Kometen!

34 Vergleich der Kometen Linear und Holmes Linear X1 Ende Oktober 2013: etwa 1/10 Vollmond-Durchmesser schaute aus wie eine kleine Ausgabe von Holmes doch großer Unterschied : Holmes erlitt den Ausbruch nach dem Perihel, während Linear noch gut vier Monate davon entfernt ist bleibt abzuwarten, was wird, wenn er näher an der Sonne kommt und sich weiter erwärmt.

35 LINEAR C/2012 X J.-F. Soulier Rohbild gestreckt 20 rotational gradient

36 Ursachen für Helligkeitsausbrüche die Kollision mit einem anderen Himmelskörper (Felsbrocken, Asteroiden) das Auseinanderbrechen des Kometen oder die Abspaltung von Fragmenten die plötzliche, explosive Freisetzung eines großen Reservoirs von eingeschlossenen, gefrorenen Gasen (Aufbrechen der Oberfläche)

37 LINEAR C/2013 X1 nach Ausbruch am Schwierigkeit der Vorhersage zur Helligkeitsentwicklung!! Seiichi Yoshida

38 Komet ISON C/2012 S1 Perihel am bei 0,012 AE - Abstand zur Sonnenoberfläche 1,1 Mio km Exzentrizität: e = 1! d.h. hyperbolisch Bahnneigung gegen Ekliptik: 62 Erdnähe am : 0,86 AE Max. Helligkeit (vor Perihel): - 4m

39 Komet ISON entdeckt am W. Newski, A. Nowitschonok ISON = Int. Scientific Optical Network Aufnahme vom : - zu diesem Zeitpunkt nur 18,8 m hell - ein schwaches Pünktchen im Krebs.

40 Komet ISON im Blick von Deep Impact 17./ US-Raumsonde Deep Impact am 17. / 18. Januar 2013: etwa 150 Bilder des Kometen obwohl noch ~ 5,1 AE von der Sonne entfernt, bereits Schweif erkennbar! Kometenkern schon aktiv setzt Gas und Staub frei muss ein großer Komet sein!

41 ISONs Bahn am Himmel Wikipedia: AstroFloyd

42 Komet ISON C/2012 S1 HST Spektrum.de ISON der nächste große Komet? Ende November 2013 wird ISON der Sonne extrem nahe kommen. Dabei könnte er sogar am Taghimmel sichtbar werden. Vor und nach diesem Datum zeigt sich ISON am Morgen- bzw. Abendhimmel. Andreas Kammerer

43 Umlaufbahn von ISON um die Sonne Grafik: BR, 09/2013 Am 28. November 2013 erreicht ISON sein Perihel, den sonnennächsten Punkt mit nur 1,7 Millionen Kilometern Abstand zur Sonne. Das könnte ihm zum Verhängnis werden: Mit ihrer ungeheuren Masse und den daraus resultierenden Gravitationskräften wird unser Stern den "Sonnenstreifer" durchkneten wie ein Stück Teig. Die Gezeitenkräfte der Sonne sind so stark, dass ISON einfach zerbrechen könnte.

44 Komet ISON in Leo Mount Lemmon Observatory

45 ISON Damian Peach Abstand zur Sonne ~ 0,2 AE

46 ISON MPIS Wendelstein-Observat. Nach Bildbearbeitung: im Kopf des Kometen zwei flügelartige Strukturen erkennbar, die an ein lang gezogenes U erinnern. Verursacht durch vom Kern abgebrochene Fragmente? Sprunghafter Anstieg der Helligkeit

47 ISON - ein frischer Komet?! ISON ist wohl erstmals im inneren Sonnensystem. Solche Kometen sind anfangs häufig ungewöhnlich hell und bleiben später hinter den Vorhersagen zurück. Auch ISON war bis in den November hinein fünf- bis zehnmal schwächer als nach den ersten optimistischen Prognosen. Doch dann stieg seine Helligkeit mehrmals sprunghaft an. Vermutlich sind kleinere Bruchstücke vom Kometenkern abgeplatzt und haben zu den Helligkeitsausbrüchen geführt. Rainer Kayser: Nachrichten

48 Komet ISON auf Bahn um die Sonne Movie: soho.nascom.nasa.gov/hotshots/index.html/ SOHO LASCO C Seine Größe wurde anfänglich weit überschätzt (~ 40 km): Ø real etwa eine Größenordnung kleiner! Auflösung bei Sonnenpassage (Lovejoy W3 war noch näher an der Sonne, aber kompakter!)

49 Komet ISON Fotomontage Größte Annäherung am um 19:30 Uhr bis auf 1,17 Mio km an die Sonnen-Oberfläche C an Kometen- Oberfläche ~ 3 Mio t Material pro Sekunde verloren?? Komet löste sich auf!! ESA/NASA/SOHO/SDO/GSFC Nach Passage wohl kein Kern mehr, nur noch zunehmend inaktiver Staub

50 ISONs letzte Minuten: Sein Schweif aus Sicht von SUMER (SOHO) links: gemessene Staubdichten rotes Kreuz ( ): ISONs Position Keinerlei Kern-Aktivität mehr!! Gesichtsfeld von SUMER ( nm)

51 : Keine Spur mehr von ISON! Jan Hattenbach

52 Komet ISON: Helligkeitsentwicklung Seiichi Yoshida

53 Entwicklung von Komet ISON ISON hatte schon Koma und Schweifansatz bei > 6 AE!! großer Komet (~ 40 km Ø) und kommt der Sonne sehr nahe (~ 1,1 Mio km über OF) Jahrhundert-Komet!! Bleibt dann aber weit hinter Helligkeitserwartungen zurück Es dämmert : Größe bei Marsbahn nur ~ 2 km Ø, wohl frischer Komet, der schnell sein Pulver verschießt Bei Annäherung an die Sonne: geringe Helligkeit, aber dann mehrere Anstiege Abbrüche legen frisches Material frei Helligkeitsmaximum bei - 4m, dann Abfall 8 h vor Perihel: letzter Staubausstoß; Ø nur noch um 100m!! nahe Perihel: Rest löst sich auf; Staubwolke bildet noch kleinen 2. Schweif; keine Aktivität mehr! Nach Perihel: keine Kernbruchstücke mehr erkennbar Das war der Jahrhundertkomet, beinah!!

54 Zum Vergleich: Komet Lovejoy (1) C/2011 W3

55 Lovejoy C/2011 W3 V. Tabur Bahndaten: - Perihel am : bei 0,0055 AE Annäherung an die Sonnen-OF bis km - Aphel bei ~ 150 AE - Exzentrizität: e = 0, Umlauf in ~ 600 Jahren - Max. Helligkeit: m Er überstand die große Sonnennähe, obwohl die Roche-Grenze überschritten war, wegen Rückstoßkraft durch seine starke Aktivität?

56 Komet Lovejoy (1) C/2011 W3 Aufnahme von der ISS NASA, Dan Burbank nach Sonnenpassage

57 Lovejoy C/2011 W3 im Sonnenwind Lovejoy im Anflug auf die Sonne: Diskontinuitäten im Schweif Gegen Ende: abgebrochener Teilkomet über Lovejoy Movie unter: Wikipedia C/2011 W3 (Lovejoy) NASA Stereo-A

58 Lovejoy C/2011 W Naskies

59 Lovejoy (1) nach Sonnenpassage

60 Helligkeitsentwicklung von Lovejoy (1) Typisch für Kometen bei naher Sonnenpassage Seiichi Yoshida

61 Lovejoy C/2011 W3: Historie seines Zerbrechens Z. Sekanina, P. Chodas Simulationen Vermutung des stufenweisen Zerbrechens - meist durch Gezeitenkräfte - im Nahfeld der Sonne: 467: Ein großer Komet zerbricht in mehrere Teile 1106: Der Hauptteil kehrt als der Große Komet von 1106 zurück 1329: Ein zweites Bruchstück - das auf eine länger-periodische Bahn geriet - erschien erst jetzt; dieses Teil wurde im Perihel weiter zerlegt 2200: Um dieses Jahr wird dessen Hauptteil wiederkehren, evtl. als Gruppe von Fragmenten 2013: Komet Lovejoy dürfte ein weiteres Teil davon sein, auf einer kürzerperiodischen Bahn Zusätzliche Bruchstücke sind in den nächsten Jahren zu erwarten

62 Komet Lovejoy (2) C/2013 R1: Bahndaten Perihel am ~ 47 km/s 0.81 AE Aphel: 486 AE Exzentrizität: 0,9983 Umlauf: a Neigung der Bahnebene gegen Ekliptik: 64 Max. Helligkeit: 4,8 m

63 Komet Lovejoy C/2013 R1 bei Präsepe (M44) D. Peach

64 Komet Lovejoy C/2013 R1 auf dem Weg zur Sonne Rudi Dobesberger IAS

65 Lovejoy C/2013 R1 Schweifdiskontinuitäten Mosaik V. Popov, E. Ivanov ν 1 Boo ν 2 Boo μ CrB

66 Lovejoy C/2013 R1 mit ζ-her und KH M13 auf dem Flug Richtung Sonne Michael Jäger Maximale Helligkeit (Dezember 2013): 4,5-5 m

67 Lovejoy C/2013 R1 bei 70 Her , nach der Sonnenpassage Osservatorio Astronomico Sormano Starker Gasschweif, von der Sonne weg

68 Lovejoy C/2013 R1 Helligkeitsentwicklung Abfall schon einen Monat vor dem Perihel am Seiichi Yoshida

69 Ausblick Kometen sind im Prinzip alle gleich, doch jeder ist anders!

70 Ausblick Kometen werden für uns erst sichtbar, wenn sie aus den Außenbereichen des Sonnensystems nach innen abgelenkt wurden Bis dahin haben alle in etwa die gleiche Zusammensetzung (Urmaterie) Diese ändert sich in Sonnennähe durch Ausgasen und dabei mitgerissenem Staub in Abhängigkeit von - Größe und Kompaktheit - Perihel-Nähe zur Sonne und Bahnexzentrizität - Zahl der erfolgten Umläufe

71 Ausblick Mechanische Einflüsse auf Struktur und Erscheinung: - Relativbewegung gegen Sonne und Erde - Rotation des Kometen - Zerbrechen im Gravitationsfeld von Sonne oder Planeten - Explosion bei innerem Gasüberdruck in Sonnennähe - Kollision mit anderem Kleinkörper Filamentbildung im Plasmaschweif durch Magnetfelder von Sonne und Sonnenwind Wenn Kometen erst einmal ins Innere des Sonnensystems gelenkt wurden, haben sie die längste Zeit gelebt!!

72 Lovejoy C/2013 R1 und LINEAR C/2012 X1 im sternenreichen Gebiet von Oph je ~ 8 m Abstand ~ 3 Michael Jäger

73 Quellen : Aktuelle Daten und Bilder zu Kometen Wikipedia: Kometen, Fragmentation History of Lovejoy 2011/W3 Schweifstern, Heft 151, Juni 2013, VdS-FG Kometen ASTROnews von SuW, Spektrum, ESA, NASA,... D. Fischer, F. Gasparini: Komet ISON, Oculum-Verlag 2013 Rainer Kayser: Nachrichten : Komet ISON ist zerbrochen soho.nascom.nasa.gov/hotshots/index.html/ ISON-Movies Ein Komet explodiert Ursachen? Paul Mortfield: Comet Lemmon (C/2012F6) (Fotoserie: , dokumentiert Veränderungen des Gasschweifs)

74 Quellen S. Yoshida s Homepage: Kometen-Helligkeitenverlauf Jan Hattenbach: ISON der verhinderte Jahrhundertkomet Sterne und Weltraum News Uwe Pilz: Komet ISON Die letzten Tage VdS-Journal IV 2014 W. Curdt: Das war ISON. Was bleibt? SuW , S.25 E. Wischnewski: Astronomie in Theorie und Praxis, 6. Auflage

75 2013 vorbei Danke!