Im Jahr 2014 hat die Europäische Weltraumorganisation (ESA) Rosetta Das Raumschiff schrieb Geschichte, als es sich mit dem Kometen 67P / Churyumov-Gerasimenko traf. Diese Mission wäre die erste ihrer Art, bei der ein Raumschiff einen Kometen abfing, ihm folgte, als er die Sonne umkreiste, und einen Lander an seine Oberfläche setzte. Für die nächsten zwei Jahre würde der Orbiter diesen Kometen in der Hoffnung untersuchen, Dinge über die Geschichte des Sonnensystems zu enthüllen.
In dieser Zeit wies Rosettas Wissenschaftsteam den Orbiter an, nach Anzeichen für den Bugschock des Kometen zu suchen - die Grenze, die sich durch die Interaktion mit dem Sonnenwind um Objekte bildet. Entgegen ihrer Meinung hat eine kürzlich durchgeführte Studie ergeben, dass Rosetta in den frühen Stadien Anzeichen eines Bogenschocks um den Kometen herum erkannt hat. Dies ist das erste Mal in der Geschichte, dass in unserem Sonnensystem die Entstehung eines Bogenschocks beobachtet wurde.
Wie bereits erwähnt, sind Bogenschocks das Ergebnis geladener Teilchen (Plasma), die von der Sonne (auch bekannt als Sonnenwind) ausgehen und Objekte auf ihrem Weg abfangen. Dieser Vorgang führt zur Bildung einer gekrümmten, stationären Stoßwelle vor dem Objekt. Sie werden so genannt, weil sie, wenn sie visualisiert werden, einem Bug ähneln und ihr Verhalten Wellen ähnelt, die sich um den Bug eines Schiffes bilden, wenn es durch turbulentes Wasser schneidet.
Zusätzlich zu Planeten und größeren Körpern wurden Bogenschocks um Kometen herum festgestellt. Im Laufe der Zeit kann sich die Wechselwirkung zwischen dem Plasma der Sonne und einem Objekt auf das Objekt selbst, seinen Bogenschock und die Umgebung auswirken. Da Kometen eine hervorragende Möglichkeit sind, Plasma im Sonnensystem zu untersuchen, hoffte das Rosetta-Team, einen Bogenschock um den Kometen 67P zu erkennen und ihn aus der Nähe zu untersuchen.
Um das zu erreichen, Rosetta flog zwischen 2014 und 2016 über 1500 km vom Zentrum von 67P entfernt auf der Suche nach großräumigen Grenzen um den Kometen. Rosetta war dem Missionsteam zu diesem Zeitpunkt nicht bekannt und flog tatsächlich mehrere Male direkt durch den Bugschock, bevor und nachdem der Komet seinen sonnennächsten Punkt auf seiner Umlaufbahn erreicht hatte.
Wie Herbert Gunell - ein Forscher des Königlich Belgischen Instituts für Raumfahrt, Umeå University und einer der Hauptautoren der Studie - in einer Pressemitteilung der ESA erklärte:
„Wir suchten nach einem klassischen Bogenschock in dem Bereich, den wir erwarten würden, weit entfernt vom Kern des Kometen, fanden aber keinen, und kamen ursprünglich zu dem Schluss, dass Rosetta keinerlei entdeckt hatte Schock. Es scheint jedoch, dass das Raumschiff tatsächlich einen Bugschock gefunden hat, aber dass es noch in den Kinderschuhen steckt. In einer neuen Analyse der Daten haben wir sie schließlich etwa 50 Mal näher am Kern des Kometen entdeckt als im Fall von 67P erwartet. Es hat sich auch auf eine Weise bewegt, die wir nicht erwartet hatten, weshalb wir es anfangs verpasst haben. "
Die erste Entdeckung fand am 7. März 2015 statt, als der Komet mehr als 2 astronomische Einheiten (AUs) von der Sonne entfernt war - d. H. Die doppelte Entfernung zwischen Erde und Sonne. Als sich der Komet der Sonne näherte, Rosetta Die Daten zeigten Anzeichen eines beginnenden Bogenschocks. Die gleichen Indikatoren wurden am 24. Februar 2016 festgestellt, als sich der Komet von der Sonne entfernte.
Ein klarer Hinweis darauf, dass dies in den frühen Stadien der Formation ein Bogenschock war, war seine Form. Im Vergleich zu voll entwickelten Bogenschocks, die um andere Kometen beobachtet wurden, war die um den Kometen 67 / P festgestellte Grenze asymmetrisch und breiter als gewöhnlich. Charlotte Goetz, eine Forscherin des Instituts für Geophysik und außerirdische Physik, die die Studie gemeinsam leitete, erklärte:
„Eine so frühe Phase der Entwicklung eines Bogenschocks um einen Kometen war vor Rosetta noch nie erfasst worden. Der Säuglingsschock, den wir in den Daten von 2015 entdeckt haben, hat sich später zu einem voll entwickelten Bogenschock entwickelt, als sich der Komet der Sonne näherte und aktiver wurde - wir haben dies jedoch in den Rosetta-Daten nicht gesehen, da das Raumschiff zu nahe war bis 67P zu diesem Zeitpunkt, um den "erwachsenen" Schock zu erkennen. Als Rosetta es 2016 wieder entdeckte, war der Komet auf dem Weg zurück von der Sonne. Der Schock, den wir sahen, war also im selben Zustand, aber „formlos“, anstatt sich zu formen. “
Um die Eigenschaften des Bogenschocks zu bestimmen, untersuchte das Forscherteam Daten des Rosetta Plasma Consortium - einer Reihe von fünf verschiedenen Instrumenten zur Untersuchung der Plasmaumgebung um Comet 67P. Durch die Kombination dieser Daten mit einem Plasmamodell konnten sie die Wechselwirkungen des Kometen mit dem Sonnenwind simulieren.
Was sie fanden, war, dass als sich der Bogenschock um Rosetta bildete, sein Magnetfeld stärker und turbulenter wurde. Dies war dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Bogenschocks selbst periodisch hochenergetisch geladene Teilchen erzeugt und erhitzt wurden. Zuvor hatten sich diese Partikel langsamer bewegt und der Sonnenwind war im Allgemeinen schwächer.
Sie kamen zu dem Schluss, dass Rosetta einem Bogenschock „stromaufwärts“ war, als die ersten Messwerte erhalten wurden, und dann „stromabwärts“, als die zweiten Messwerte erhalten wurden - was damit übereinstimmte, dass sich der Komet der Sonne näherte und von dieser zurücktrat. Matt Taylor, ein ESA Rosetta-Projektwissenschaftler, gab an:
„Diese Beobachtungen sind die ersten eines Bogenschocks, bevor er sich vollständig bildet, und sie sind einzigartig, da sie vor Ort am Kometen und Schock selbst gesammelt werden. Dieser Befund unterstreicht auch die Stärke der Kombination von Messungen und Simulationen mit mehreren Instrumenten. Es ist möglicherweise nicht möglich, ein Rätsel mit einem Datensatz zu lösen. Wenn Sie jedoch wie in dieser Studie mehrere Hinweise zusammenführen, wird das Bild möglicherweise klarer und bietet einen echten Einblick in die komplexe Dynamik unseres Sonnensystems - und die darin enthaltenen Objekte. wie 67P. "
Die Erkennung dieses Bogenschocks in Formation war nicht nur eine historische Entdeckung, sondern bot auch die einmalige Gelegenheit, In-situ-Messungen der Plasmaumgebung des Sonnensystems durchzuführen. Obwohl Rosetta Wissenschaftler beendeten ihre Mission vor zwei Jahren mit einem Aufprall auf die Oberfläche des Kometen, um weiterhin von den Daten zu profitieren, die sie während der Umlaufbahn des Kometen 67 / P gesammelt hatten.
