Über Kometen

Was sind die verschiedenen Teile eines Kometen?
Jeder Komet hat einen Kern, eine stabile, poröse zentrale Masse aus Eis, Gas und Staub, die oft zwischen 1 und 10 km groß ist. Das Eis besteht aus unterschiedlichen Mengen an Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak und Methan. Der Staub kann Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Kieselsäure und einige Metalle enthalten. Der Kern kann Spuren von Kohlenwasserstoffen enthalten.

Kometenkern von Halley aus dem Giotto-Projekt, Europäische Weltraumorganisation. Man beachte die Gasstrahlen, die aus der Oberfläche austreten. Astronomisches Bild des Tages

Wenn sich Kometen unserer Sonne nähern, erhitzen sie sich und das Eis beginnt zu sublimieren (von einem Festkörper direkt in ein Gas zu wechseln). Das Gas (Wasserdampf, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Spuren anderer Stoffe) und der Staub bilden eine „Atmosphäre“ um den Kern, die „Koma“. Material aus der Koma wird in den Schweif gespült.

Wenn sich Kometen der Sonne nähern, entwickeln sie Schweife aus Staub und ionisiertem Gas. Kometen haben zwei Hauptschweife, einen Staubschweif und einen Plasmaschweif. Der Staubschweif erscheint weißlich-gelb, weil er aus winzigen Partikeln – etwa in der Größe von Rauchpartikeln – besteht, die das Sonnenlicht reflektieren. Staubschweife sind in der Regel zwischen 1 und 10 Millionen Kilometer lang (etwa 600.000 bis 6 Millionen Meilen). Der Plasmaschweif ist oft blau, weil er Kohlenmonoxid-Ionen enthält. Das ultraviolette Licht der Sonne spaltet die Gasmoleküle auf und bringt sie zum Leuchten. Plasmaschweife können sich Dutzende von Millionen von Kilometern ins All erstrecken. In seltenen Fällen sind sie bis zu 150 Millionen Kilometer lang (fast 100 Millionen Meilen). Ein dritter Schweif aus Natrium wurde auf dem Kometen Hale-Bopp beobachtet.

Kometen sind von einer breiten, dünnen (spärlichen) Wasserstoffwolke umhüllt, die sich über Millionen von Kilometern erstrecken kann. Diese Hülle kann von der Erde aus nicht gesehen werden, weil ihr Licht von unserer Atmosphäre absorbiert wird, aber sie wurde von Raumfahrzeugen entdeckt.

Wie werden Kometen benannt?
Kometen werden nach der Person benannt, die zuerst über ihre Entdeckung berichtet. Der Komet Halley zum Beispiel ist nach Edmund Halley benannt, der feststellte, dass die 1531, 1607 und 1682 beobachteten Kometen im Wesentlichen die gleichen Umlaufbahnen hatten und somit ein einziger Komet waren. Auf der Grundlage seiner Berechnungen sagte er die Rückkehr des Kometen im Jahr 1758 korrekt voraus, aber leider erlebte er den Kometen Halley nicht mehr. Manchmal berichten mehrere Personen gleichzeitig über einen neuen Kometen. In diesem Fall werden die Namen kombiniert – wie in den Fällen des Kometen Hale-Bopp oder des Kometen Shoemaker-Levy.

Wie groß sind Kometen?
Der Kern eines Kometen hat normalerweise einen Durchmesser von 1 bis 10 Kilometern (0,6 bis 6 Meilen). Der Schweif kann sich jedoch über Dutzende von Millionen Kilometern erstrecken.

Woraus bestehen Kometen?
Die meisten unserer Informationen stammen aus der Untersuchung der Spektren verschiedener Kometen. Die Wissenschaftler untersuchen das Licht, das von den verschiedenen Teilen eines Kometen reflektiert wird. Gase enthalten verschiedene Elemente. Jedes Element (z. B. Wasserstoff), Molekül (z. B. Wasser) oder Ion (ein elektrisch geladenes Element oder Molekül) hat ein bestimmtes Emissions- oder Absorptionsmuster, das im Labor ermittelt werden kann; dieses Muster wird als Spektrum bezeichnet. Durch den Abgleich von Mustern zwischen Labormessungen und Kometenbeobachtungen können Wissenschaftler die Zusammensetzung des Kometen bestimmen.

Jeder Komet besteht aus den gleichen Grundbestandteilen – Eis und Staub. Allerdings unterscheiden sich Kometen wahrscheinlich darin, wie viel des Eises aus Wassereis und wie viel aus anderen Substanzen wie Methan, Ammoniak und Kohlendioxid besteht. Kometen unterscheiden sich auch in den verschiedenen Arten von Spurenelementen und Kohlenwasserstoffen, die vorhanden sind.

Einige Weltraummissionen, wie die Giotto-Mission der Europäischen Weltraumorganisation, haben Kometen erforscht und detaillierte Bilder von Kometenoberflächen geliefert. Einige wenige Missionen haben das Ziel, Kometen zu beproben. Nach einem erfolgreichen Rendezvous mit dem Kometen Wild 2 wird die Stardust-Mission der NASA im Januar 2006 Staub- und Gasproben des Kometen zur Erde bringen. Die NASA-Mission Deep Impact wird im Juli 2005 auf den Kometen Tempel 1 treffen und ein Projektil auf der Kometenoberfläche abschießen, um ein Loch zu graben und eine neue Oberfläche des Kerns freizulegen. Die Raumsonde wird Daten über die Kometenemissionen sammeln und diese an Wissenschaftler auf der Erde weiterleiten. Obwohl die Daten dieser Missionen nur von wenigen Kometen stammen und möglicherweise nicht repräsentativ sind, werden sie unser Verständnis der Zusammensetzung von Kometen erheblich verbessern.

Wie sehen die Umlaufbahnen von Kometen aus?
Anhand von Beobachtungen, wie sich Kometen durch den Himmel bewegen, haben Wissenschaftler festgestellt, dass Kometen unsere Sonne in stark elliptischen (ovalen) Bahnen umkreisen. Die Zeit, die ein Komet für eine vollständige Umkreisung benötigt, wird als Kometenperiode bezeichnet. Kometenperioden reichen normalerweise von einigen Jahren bis zu Millionen von Jahren.

Woher kommen Kometen?
Kometen werden in kurzperiodische Kometen und langperiodische Kometen unterteilt. Kurzperiodische Kometen – wie der Komet Halley – umkreisen unsere Sonne in Bahnen, die weniger als 200 Jahre dauern. Ihre Umlaufbahnen liegen nahe der gleichen Bahnebene wie die der Erde und der anderen Planeten, und sie umkreisen unsere Sonne in der gleichen Richtung wie die Planeten. Aufgrund dieser Bahneigenschaften geht man davon aus, dass kurzperiodische Kometen ihren Ursprung im Kuipergürtel haben, einer scheibenförmigen Region, die sich über Neptun hinaus erstreckt. Der Kuipergürtel enthält kleine, eisige Planetenkörper, von denen bisher nur wenige abgebildet wurden. Es handelt sich um die „Überbleibsel“ der frühen Sonnensystembildung. Gelegentlich wird die Umlaufbahn eines Kuipergürtel-Objekts durch die Wechselwirkungen der Riesenplaneten so gestört, dass es eine enge Begegnung mit Neptun hat und entweder aus dem Sonnensystem geschleudert oder auf eine Bahn innerhalb unseres Sonnensystems geschoben wird.

Langperiodische Kometen – wie der Komet Hale-Bopp oder der Komet Hyakutake – brauchen mehr als 200 Jahre, um unsere Sonne zu umkreisen. Ihre Umlaufbahn ist in Bezug auf Richtung und Ebene der Umlaufbahn zufällig. Aufgrund von Berechnungen ihrer beobachteten Bahnen geht man davon aus, dass langperiodische Kometen ihren Ursprung in der Oortschen Wolke haben. Die Oortsche Wolke ist eine kugelförmige Hülle, die sich bis zu 30 Billionen Kilometer (etwa 20 Billionen Meilen) über unsere Sonne hinaus erstreckt. Objekte der Oortschen Wolke wurden noch nie abgebildet.

Was passiert, wenn sich ein Komet unserer Sonne nähert?
In den kalten Weiten unseres Sonnensystems, im Kuipergürtel und der Oortschen Wolke, sind Kometen im Wesentlichen nur kleine Eis- und Staubbrocken. Kometen sind fast unsichtbar, außer wenn sie sich unserer Sonne nähern.

Wenn sich ein Komet unserer Sonne nähert, beginnt er sich zu erhitzen, und das Eis beginnt zu sublimieren – es verwandelt sich von einem festen in einen gasförmigen Zustand ohne Flüssigkeitsanteil. Bei der Sublimation des Eises bleibt ein Teil des Staubes zurück. Er bildet eine dunkle, schützende Kruste auf der Oberfläche des Kerns und verlangsamt das Schmelzen. An einigen Stellen ist die Schutzschicht dünner, und Gasstrahlen brechen durch. Das Gas und der Staub bilden die Wolke der Koma.

Unsere Sonne sendet einen Sonnenwind aus, einen konstanten Strom von Gas und Teilchen (hauptsächlich Protonen und Elektronen), der mit 350 Kilometern pro Sekunde nach außen strömt. Das Sonnenlicht und der Sonnenwind reißen den Staub und das Gas der Koma in Schweifspuren mit sich. Da das Sonnenlicht und der Sonnenwind immer von der Sonnenoberfläche nach außen strömen, zeigen die Schweife immer von der Sonne weg, egal in welche Richtung sich der Komet auf seiner Bahn bewegt. Das bedeutet, dass sich die Schweife vor dem Kometen befinden können, wenn sich der Komet auf seiner Rückkehr zum äußeren Teil seiner Umlaufbahn von unserer Sonne entfernt.

Es entstehen zwei verschiedene Schweife – der Plasmaschweif und der Staubschweif. Die unterschiedlichen Formen und Winkel der Schweife sind auf die Art und Weise zurückzuführen, wie die verschiedenen Teilchen von unserer Sonne beeinflusst werden. Der dünnere, längere Plasmaschweif bildet eine gerade Linie, die vom Kometen ausgeht. Die Teilchen in diesem Ionenschweif sind elektrisch geladen und werden durch den Sonnenwind von unserer Sonne weggeschoben. Der kürzere Staubschweif ist leicht gekrümmt. Die größeren Teilchen im Staubschweif haben keine elektrische Ladung und werden nicht vom Sonnenwind beeinflusst. Stattdessen werden die vom Kometen abgeworfenen Staubteilchen durch die Kraft des Sonnenlichts abgestoßen und „hinken“ dem Kometen bei seiner Bewegung um unsere Sonne hinterher.

Kometenschweife werden länger und eindrucksvoller, je näher der Komet unserer Sonne kommt. Wenn sich der Komet unserer Sonne nähert, wird er heißer, und es wird schneller Material freigesetzt, wodurch ein größerer Schweif entsteht. Wissenschaftler schätzen, dass ein Komet bei jeder Umrundung unserer Sonne zwischen 0,1 und 1 Prozent seiner Masse verliert.

Was passiert, wenn die Erde die Bahn eines Kometen durchquert?
Meteoritenschauer entstehen, wenn die Erde die Staub- und Gasspur eines Kometen auf seiner elliptischen Bahn durchquert. Die Partikel treten in die Erdatmosphäre ein und verglühen meist in einem lebhaften Lichtspiel – einem Meteoritenschauer. Einige Meteoritenschauer, wie die Perseiden im August und die Leoniden im November, finden jedes Jahr statt, wenn die Erde auf ihrer Umlaufbahn die Trümmerspur des Kometen passiert. Die Kometenspuren des Halleyschen Kometen sind für den Meteoritenschauer der Orioniden verantwortlich. Für kommende Meteoritenschauer und Beobachtungsvorschläge besuchen Sie StarDates Liste der Meteoritenschauer des Jahres.

Warum interessieren sich Wissenschaftler für Kometen?
Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich Kometen vor 4,5 Milliarden Jahren zusammen mit unseren Planeten gebildet haben, so dass sie wichtige Hinweise auf die Materialien und Prozesse in unserem frühen Sonnensystem enthalten. Die Wissenschaftler hoffen, mit NASA-Missionen wie Stardust und Deep Impact und der Rosetta-Mission der Europäischen Weltraumorganisation noch mehr über Kometen zu erfahren.

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