Sichtbarkeitsprognosen: Swift beobachtet den Kometen ISON

Astronomen der University of Maryland in College Park (UMCP) und des Lowell Observatory haben den Swift-Satelliten der NASA benutzt, um den Kometen C/2012 S1 (ISON) zu beobachten. ISON könnte einer der hellsten Kometen seit Jahrzehnten werden, wenn er sich gegen Ende des Jahres der Sonne nähert. Unter Verwendung von Aufnahmen, die das Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT) an Bord von Swift während der letzten zwei Monate gemacht hat, erstellte das Team vorläufige Schätzungen über die Wasser- und Staubproduktion des Kometen und benutzte sie, um die Größe seines eisigen Kerns abzuleiten.

„Der Komet ISON hat das Potenzial, zu den hellsten Kometen der vergangenen 50 Jahre zu gehören, was uns eine seltene Gelegenheit gibt, seine Veränderungen in allen Einzelheiten und über einen langen Zeitraum zu beobachten“, sagte Dennis Bodewits, der leitende Wissenschaftler und Astronom an der UMCP. Weitere Faktoren, darunter eine Begegnung mit dem Mars und eine glühend enge Annäherung an die Sonne, machen den Kometen ISON zu einem Objekt von besonderem Interesse. Auf Bitten der NASA begann ein Team aus Kometenexperten im späten Februar mit der Comet ISON Observing Campaign (CIOC), um boden- und weltraumbasierte Instrumente dabei zu unterstützen, die wissenschaftlich nützlichsten Daten zu sammeln.

ISON ein Klumpen aus gefrorenen Gasen und Staub, so wie alle Kometen. Oft als „schmutzige Schneebälle“ beschrieben, emittieren Kometen Gas und Staub, wenn sie sich nahe genug an die Sonne wagen, damit das eishaltige Material von einem Feststoff in Gas übergeht – ein Prozess, der als Sublimation bezeichnet wird. Materiejets, die durch sublimierendes Eis angetrieben werden, setzen auch Sonnenlicht reflektierenden Staub frei, der den Kometen heller werden lässt.

Normalerweise bleibt der Wassergehalt eines Kometen gefroren, bis er etwa dreimal so weit von der Sonne entfernt ist wie die Erde. Obwohl Swifts UVOT Wasser nicht direkt nachweisen kann, spalten sich die Moleküle schnell in Wasserstoff-Atome (H) und Hydroxyl-Moleküle (OH) auf, wenn sie ultraviolettem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Das UVOT registriert Licht, das von Hydroxyl und anderen wichtigen molekularen Fragmenten emittiert wird, sowie Sonnenlicht, das von Staub reflektiert wird.

Video mit weiteren Informationen über den Kometen ISON und dessen Umlaufbahn. (NASA’s Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio)

Die UVOT-Beobachtungen vom 30. Januar 2013 offenbaren, dass ISON pro Minute rund 51.000 Kilogramm Staub verliert, das sind etwa zwei Drittel der Masse eines unbetankten Space Shuttle. Im Gegensatz dazu produziert der Komet nur ungefähr 60 Kilogramm Wasser pro Minute, also etwa das Vierfache der Menge, die aus einer Sprinkleranlage kommt.

„Der von uns registrierte Unterschied zwischen der produzierten Staubmenge und der produzierten Wassermenge sagt uns, dass ISONs Sublimation von Wasser (Eis) seine Jets noch nicht antreibt, weil der Komet noch zu weit von der Sonne entfernt ist“, sagte Bodewits. „Andere, flüchtigere Substanzen wie Kohlenstoffdioxid- oder Kohlenmonoxid-Eis verdampfen in größeren Entfernungen und fachen jetzt ISONs Aktivität an.“

Zu dem Zeitpunkt war der Komet 604 Millionen Kilometer von der Erde und 740 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt. ISON hatte eine Magnitude von 15,7 auf der astronomischen Helligkeitsskala, damit war er 5.000 Mal schwächer als die Grenze des menschlichen Sehvermögens. Vergleichbare Aktivitätslevel wurden im Februar beobachtet und das Team plant weitere Beobachtungen mit dem UVOT.

Obwohl die Wasser- und Staubproduktionsraten wegen der geringen Helligkeit des Kometen relativ unsicher sind, können sie verwendet werden, um die Größe des eisigen Körpers von ISON abzuschätzen. Indem sie die Gasmenge heranzogen, die ein normaler Komet benötigt, um Staub mit der bei ISON beobachteten Rate auszustoßen, schätzten die Wissenschaftler die Größe des Kometenkerns auf ungefähr fünf Kilometer Durchmesser – eine typische Größe für einen Kometen. Das setzt voraus, dass nur jener Oberflächenanteil aktiv Jets produziert, der direkt der Sonne ausgesetzt ist, was rund zehn Prozent der Gesamtoberfläche entspricht.

Eine wichtige Frage ist, ob ISON mit derselben Rate heller werden wird, wenn die Verdampfung von Wasser erst einmal die dominante Quelle seiner Jets geworden ist. Wird der Komet aufleuchten oder unspektakulär bleiben? „Es sieht vielversprechend aus, aber das ist alles, was wir momentan mit Sicherheit sagen können“, sagte Matthew Knight, ein Astronom am Lowell Observatory in Flagstaff (Arizona) und Mitglied des Swift- und CIOC-Teams. „Bisherige Kometen konnten die Erwartungen nicht erfüllen, als sie das innere Sonnensystem erreichten und nur die Beobachtungen in den kommenden paar Monaten werden unser Wissen darüber verbessern, wie ISON sich verhalten wird.“

Ausgehend von ISONs Umlaufbahn denken Astronomen, dass der Komet seine allererste Reise durch das innere Sonnensystem macht. Bevor er seinen langen Sturz in Richtung Sonne begann, verweilte der Komet in der Oortschen Wolke, einer ausgedehnten Hülle aus vielleicht einer Billion eisiger Himmelskörper, die sich von den äußeren Bereichen des Planetensystems bis in etwa ein Drittel der Distanz zum nächsten Fixstern (außer der Sonne) erstreckt.

Offiziell als C/2012 S1 (ISON) bezeichnet, wurde der Komet am 21. September 2012 von den russischen Astronomen Vitali Nevski und Artyom Novichonok entdeckt, die ein Teleskop des International Scientific Optical Network in der Nähe von Kislovodsk benutzten. Die erste von mehreren faszinierenden Beobachtungsgelegenheiten wird sich am 1. Oktober bieten, wenn der ankommende Komet in rund 10,8 Millionen Kilometern Entfernung am Mars vorbeifliegt.

„Im Verlauf dieser nahen Begegnung könnte der Komet ISON für die Raumsonden der NASA und ESA sichtbar sein, die zurzeit den Mars beobachten“, sagte Michael Kelley, ein Astronom an der UMCP und ebenfalls ein Mitglied des Swift- und CIOC-Teams. „Ich persönlich hoffe, dass der neueste Mars-Explorer, der Rover Curiosity, ein spektakuläres Postkartenmotiv aufnehmen wird.“

ISON wird 58 Tage später, am 28. November, einen drückend heißen Vorbeiflug an der Sonne machen. Der Komet wird sich ihrer sichtbaren Oberfläche bis auf 1,2 Millionen Kilometer annähern, was ihn als sonnenstreifenden Komet („Sungrazer“) klassifiziert. Im späteren November wird sein eisiges Material heftig sublimieren und Ströme aus Staub freisetzen, wenn die Oberfläche unter Einwirkung der Sonnenhitze erodiert – all das unter den Augen von Sonnenbeobachtungssatelliten. Zu dieser Zeit könnte der Komet hell genug werden, um ihn zu sehen, indem man einfach eine Hand vor Augen hält, um das blendende Licht der Sonne zu verdecken.

Sonnenstreifende Kometen verlieren oft große Fragmente oder brechen infolge enger Annäherungen an die Sonne sogar vollständig auseinander, aber für ISON ist das keine beschlossene Sache. „Wir schätzen, dass rund zehn Prozent des Kometendurchmessers wegerodieren könnten, aber das würde ihn wahrscheinlich nicht zerstören“, erklärte Knight. Nahezu die gesamte Energie, die den Kometen erreicht, wird sein Eis sublimieren – das ist ein Verdampfungsprozess, der die Oberfläche des Kometen abkühlt und sie trotz der Nähe zur Sonne davor bewahrt, extreme Temperaturen zu entwickeln.

Nach seiner Begegnung mit der Sonne wird ISON sie verlassen und sich in Richtung Erde bewegen, wobei er im Dezember in der Abenddämmerung auftauchen wird. Er wird am 26. Dezember im Abstand von 64,2 Millionen Kilometern an der Erde vorbeifliegen, das ist die 167-fache Entfernung zwischen Erde und Mond.

Egal ob wir auf ISON als „Jahrhundertkomet“ oder als überbewerteten kosmischen Blindgänger zurückblicken werden – Wissenschaftler planen, soviel wie möglich über diesen ungewöhnlichen Besucher in Erfahrung zu bringen.

Quelle: http://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/ison.html

(THK)