Komet
Ein Komet (v. griechisch kométes Haarstern, abgeleitet von komé Haupthaar) oder Schweifstern ist ein kleiner Himmelskörper, der sich auf stark elliptischen Bahnen um die Sonne bewegt und zumindestens in den sonnennahen Teilen seiner Bahn eine durch Ausgasen erzeugte Koma aufweist.
Übersicht
Kometen bestehen (in Sonnennähe) aus einem meistens nur mehrere Kilometer grossen Kern, den eine bis zu 100.000 km grosse diffuse, neblige Hülle (die Koma) umgibt, Kern und Koma bezeichnet man auch als Kopf des Kometen. Ungefähr innerhalb der Marsbahn bildet sich der Schweif, der eine sichtbare Länge von 10 bis 100 Millionen Kilometern erreichen kann.
Die wissenschaftliche Beschäftigung mit Kometen kann man mit der Entdeckung Tycho Brahes ansetzen, dass Kometen keine Erscheinungen der irdischen Atmosphäre sind (siehe auch Kometenforschung). In früheren Zeiten wurden Kometen häufig als Schicksalsboten oder Zeichen der Götter angesehen - aber selbst heute wird diese Auffassung noch von Einzelnen vertreten (siehe auch Hale-Bopp, Heaven's Gate).
Charakterisierung
Kometen werden aufgrund ihrer Umlaufzeiten in langperiodische und kurzperiodische Kometen eingeteilt.
- Langperodische Kometen mit einer Umlaufzeit von mehr als 200 Jahren (bis zu 100 Millionen Jahren) kommen vermutlich aus der Oortschen Wolke, ihre Bahnneigungen sind statistisch verteilt und sie umlaufen die Sonne sowohl direkt als auch retrograd. Die Exzentritäten ihrer Bahnen liegen nahe bei eins, die Kometen sind in der Regel aber noch durch die Schwerkraft an die Sonne gebunden. Exzentritäten grösser als eins (Hyperbelbahnen) werden in seltenen Fällen durch Störungen der grossen Planeten erzeugt, diese Kometen kehren nicht mehr in Sonnennähe zurück, sondern verlassen das Sonnensystem.
- Kurzperiodischer Kometen mit Umlaufzeiten kleiner als 200 Jahren stammen vermutlich aus dem Kuipergürtel und bewegen sich meist direkt mit einer mittleren Bahnneigung von ungefähr 20°, sie liegen also in der Nähe der Ekliptik. Bei mehr als der Hälfte der kurzperiodischen Kometen liegt der grösste Sonnenabstand in der Nähe Jupiterbahn bei 5 und 6 Astronomischen Einheiten (Jupiter-Familie), es handelt sich dabei um ursprünglich längerperiodische Kometen, deren Bahnen durch den gravitativen Einfluss des Jupiter geändert wurden.
Benennung
Neu entdeckte Kometen erhalten von der Internationalen Astronomischen Union zuerst einen Namen, der sich aus dem Entdeckungsjahr und einem grossen Buchstaben zusammensetzt, der beginnend mit A am 1. Januar und B am 16. Januar im Halbmonatsrhythmus nach dem Zeitpunkt der Entdeckung festgelegt ist. Zusätzlich kommt noch eine Ziffer, damit man mehrere Kometen im halben Monat unterscheiden kann. Sobald die Bahnelemente des Kometen genauer bestimmt sind, wird dem Namen nach der folgenden Systematik ein weiterer Buchstabe vorangestellt:
| P | die Umlaufzeit ist kleiner als 200 Jahre (Periodischer Komet) | |||
| C | die Umlaufzeit ist größer als 200 Jahre | |||
| X | die Bahn ist nicht bestimmbar | |||
| D | Periodischer Komet, der verlorenging oder nicht mehr existiert | |||
| A | man stellt nachträglich fest, daß es sich nicht um einen Kometen, sondern um einen Asteroiden handelt | |||
Der Komet Hyakutake zum Beispiel wird auch unter der Bezeichnung C/1996 B2 geführt. Hyakutake war also der zweite Komet, der in der zweiten Hälfte des Januars 1996 entdeckt wurde. Seine Umlaufzeit ist größer als 200 Jahre
Üblicherweise wird ein Komet zusätzlich nach seinen Entdeckern benannt, so ist z.B. Shoemaker-Levy 9 der neunte Komet, den Eugene und Carolyn Shoemaker zusammen mit David Levy entdeckt haben.
Aufbau
Kern
In grosser Entfernung von der Sonne bestehen Kometen nur aus dem Kern, der im wesentlichen aus gefrorenem Wasser, Methan und Ammoniak mit Beimengungen aus meteoritenähnlichem kleinen Staub- und Mineralienteilchen (z.B. Silikate, Nickeleisen) besteht, man bezeichnet Kometen deshalb häufig als dreckige Schneebälle (dirty snowballs). Aus Beobachtungen der Raumsonde Giotto am Kometen Halley weiss man, dass Kometen von einer schwarzen Kruste umgeben sind, die nur ca. 4 % des Lichts reflektiert (Albedo) - Kometen sind somit ironischerweise die schwärzesten Objekte des Sonnensystems (zum Vergleich: Asphalt reflektiert ca. 7 % des Lichts).
Da nur kleine Regionen des Kerns ausgasen (siehe weiter unten unter Koma), geht man nach neueren Vorstellungen davon aus, das die Oberfläche von einer Schicht aus Gesteinsschutt bedeckt wird, der aus Gesteinsbrocken besteht, die zu schwer sind, um die gravitative Anziehung des Kerns zu überwinden. Giotto entdeckte auch winzige Partikel, die reich an den Elementen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) sind und deswegen auch CHON-Partikel genannt werden. Diese könnten aus einer dünnen Russschicht stammen, die die Oberfläche Kerns überzieht und damit die niedrige Albedo erklären könnte. Nähere Informationen soll die aktuelle Rosettamission liefern.
Koma
Wenn ein Komet ungefähr die Jupiterbahn kreuzt (ca. 5 AE), bildet sich die schalenförmige Koma, die in Kernnähe auch strahlenartige Strukturen zeigt. Sie entsteht durch Sublimation leicht flüchtiger Substanzen, die auch ins Eis eingebette Staubteilchen mitreissen. Dieser Vorgang findet auf der sonnenzugewandten Seite statt, an der die flüchtigen Substanzen offenbar nur an brüchigen Stellen der schwarzen Kruste entweichen, nach den Beobachtungen der Sonde Giotto findet die Sublimation nur an etwa 10 bis 15 % der Kometenoberfläche statt. Die an diesen Stellen entweichenden Muttermoleküle bilden die innere Koma. Durch weitere Aufheizung, Ionisation und Dissoziation vergrößert sich die Koma weiter und bildet die sichtbare Koma aus Ionen und Radikalen. Außerhalb befindet sich noch ein atomarer Wasserstoffhalo (Durchmesser beim Kometen Hale-Bopp: 150 Millionen Kilometer), der im Ultravioletten strahlt und deswegen auch UV-Koma genannt wird. Diese UV-Koma ist aber nur von Satelliten aus detektierbar, da die atmosphärische Ozonschicht UV-Strahlung abblockt.
Schweif
Die Bestandteile der Koma werden durch Strahlungdruck und Sonnenwind "weggeblasen", so daß sich etwa innerhalb der Marsbahn ein Schweif ausbildet, oder exakter zwei Schweife:
- Ein schmaler, langgestreckter Schweif (Typ-I Schweif)
Dieser Schweif besteht im wesentlichen aus Molekülionen und wird auch Plasmaschweif genannt. Für diese Teilchen reicht der Strahlungsdruck als Erklärung nicht aus, so dass Ludwig Biermann 1951 eine von der Sonne ausgehende Partikelstrahlung (heute Sonnenwind genannt) als Erklärung hierfür postulierte. Heute geht man davon aus, das die kometaren Ionen durch das solare Magnetfeld angetrieben werden, das durch den Sonnenwind mittransportiert wird.
- Ein diffuser, gekrümmter Schweif (Typ-II Schweif), im wesentlichen aus Staubteilchen bestehend
Kleine Staubteilchen werden durch den Strahlungsdruck der Sonne beeinflusst. Dieser Strahlungsdruck hat zwei Komponenten:- Eine radiale Komponente, die der Gravitationskraft entgegengerichtet ist und wie diese quadratisch mit der Entfernung zur Sonne abnimmt. Dies führt zu einer effektiven Abnahme der solaren Gravitationskraft und die Staubteilchen bewegen sich deshalb auf "Pseudo-Keplerbahnen". Der Strahlungsdruck ist aber auch von der Grösse der Staubteilchen abhängig, die "Pseudo-Keplerbahnen" unterscheiden sich deshalb für verschieden grosse Teilchen, d.h. der Staubschweif fächert im Vergleich zum Plasmaschweif relativ stark auf.
- Die andere Komponente des Strahlungsdruckes ist gegen die Bewegungsrichtung der Staubteilchen gerichtet und führt somit zu einer Abbremsung von Teilchen, die grösser als die Wellenlänge des Lichtes sind (~0,5 µm). Das bedeutet, das diese Teilchen langfristig genauso wie der sonstige interplanetare Staub in die Sonne spiralen (Poynting-Robertson-Effekt).
Entstehung
Der hohe Anteil an leicht flüchtigen Substanzen (z.B. Wasser und Kohlenmonoxid) bedeutet, das die Kometenkerne im äusseren Bereich des Sonnensystems entstanden sein müssen. Planetesimale aus dem Bereich der äusseren Planeten wurden durch die Gasriesen entweder aufgesammelt oder weggeschleudert. Ein Großteil wurde dabei vermutlich so stark gestreut, dass diese Objekte das Sonnensystem verliesen, nur etwa 10 % wurden weitergestreut und bilden die Oortsche Wolke. Die Objekte jenseits der Neptunbahn unterlagen diesem Prozess nicht und bilden den Kuipergürtel.
Da Kometen mit jedem Umlauf um die Sonne einen Teil ihrer Masse verlieren, haben sie nur eine endliche Lebensdauer, die deutlich kürzer als das Alter des Sonnensystems ist. Es ist also ein Mechanismus notwendig, der die heute noch sichtbaren Kometen aus sonnenfernen Bahnen in Sonnennähe bringt. Als Entstehungsprozess der kurzperiodischen Perioden aus dem Kuipergürtel vermutet man Kollisionen originärer Kuipergürtelobjekte an, wodurch Bruchstücke ins Inners des Sonnensystems gelangen. Der Streuprozess langperiodischer Kometen ist noch nicht bekannt. Sie werden bei ihrem Durchgang durch das Innere des Sonnensystems von den grossen Planeten, vor allem von Jupiter, so stark gestreut, dass ihre Bahnen nur auf den ersten paar Durchgängen als ehemalige Mitglieder der Oortschen Wolke identifiziert werden können. Häufig wird der Einfluss vorbeiziehender Sterne als Ursache angeführt, die Isotropie der Bahnen ist hierdurch jedoch schwer zu erklären.
Abgrenzung zu anderen Himmelskörpern
Die Unterscheidung zwischen Asteroiden und Kometen ist nicht immer ganz eindeutig. So dürften einige der als Asteroiden klassifizierte Objekte mit stark elliptischen Bahnen, z.B. die Centauren, "ausgebrannte" Kometenkerne sein, bei denen nur noch die nichtflüchtigen Feststoffe vorhanden sind. Andererseits wird das ursprünglich als Asteroid 2060 Chiron klassifizierte Objekt seit der Entdeckung einer Koma als Komet klassifiziert und wird jetzt gemäss der Kometennomenklatur 95P/Chiron genannt.
Oft wird der Begriff Komet etwas ungenau und entgegen seiner eigentlichen Definition für alle "eisigen" Kleinplaneten verwendet, also z.B. auch für die Objekte der des Kuipergürtels und der Oortschen Wolke verwendet, dihe nie ins Innere des Sonnensystems gelangen und deswegen auch keine Koma bilden. Solche Objekte werden aber genaugenommen erst zu "echten" Kometen, wenn sie durch Bahnstörungen oder Kollisionen ins innere des Sonnensystems gelangen. Erst bei Periheldistanzen innerhalb der Jupiterbahn ist die Sonnenstrahlung stark genug um sie genügend aufzuwärmen, so dass sie ausgasen und eine Koma bilden.
Meteorströme und Meteoriten
Die Teilchen des Staubschweifs verteilen sich entlang der Kometenbahn um die Sonne. Kreuzt die Erde diese Bahn, treten Meteorströme auf. Bekannte Meteorströme sind etwa die Leoniden oder die Perseiden.
Obwohl diese Ströme als Sternschnuppen leicht beobachtbar sind und damit ganz offensichtlich Material von Kometen auf die Erde fällt, ist es umso verwunderlicher, dass bisher noch keine Meteoriten entdeckt wurden, die nachweislich von Kometen stammen. Mittlerweile steht fest, dass fast alle Meteorite aus dem Asteroidengürtel und einige wenige vom Mond oder dem Mars stammen. Bei einigen sehr seltenen Typen, wie etwa den CI-Chondriten wurde zwar eine Verbindung zu Kometen vorgeschlagen, der endgültige Beweis blieb bisher jedoch aus. Auch Mikrometeorite stammen überwiegend aus dem Asteroidengürtel, obwohl auch hier eine kometare Komponente diskutiert wird.
besonders erwähnenswerte Kometen
- Der Enckesche Komet hat mit 3.31 Jahren die kürzeste Umlaufzeit aller bekannten Kometen, kann aber nicht mehr mit blossem Auge beobachtet werden.
- Der Komet Hale-Bopp war von 1996 bis 1997 mehr als 18 Monate mit blossem Auge sichtbar und hält damit den Rekord unter allen bekannten Kometen.
- Der Halleysche Komet war der erste Komet, der als periodisch erkannt wurde (von Edmond Halley) und dessen Kern von einer Raumsonde fotographiert werden konnte.
- Der Komet Wild 2 ist der erste Komet, aus dessen Koma von einer Sonde Teilchen eingesammelt wurden, die im Jahre 2006 zur Erde zurückgebracht werden sollen.
- Auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko soll 2014 erstmals eine Sonde landen (Rosetta-Mission)
Weitere Kometen, siehe Liste der Kometen
Siehe auch: Astronomische Objekte - Meteoroid - Perseiden - Leoniden - Chiron (Planetoid)
Weblinks
- Ein Komet für Kinder (einfache Darstellung)
- Kometen Einführung
- Kometen
- IAU - "Offizielle" Astronomische Namen
- Observable Comets (engl.)
- General Comet Info (engl.)
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