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SIMULATION
Wie Kometen ihre Form erhielten
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Bern
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9. Juni 2015

Der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko ähnelt einer Badewannenente und scheint aus zwei Objekten zusammengesetzt zu sein. Neue Simulationen zeigen nun, dass Objekte wie der Rosetta-Komet tatsächlich das Ergebnis der Kollision zweier Brocken sein können. Diese Kollisionen müssen allerdings sehr langsam abgelaufen sein und dürften sich daher in der Frühphase des Sonnensystems abgespielt haben.

Komet

Ausschnitt aus der Visualisierung der Simulation zur Entstehung von Kometen. Bild: Jutzi / Asphaug [Großansicht]

Eine Computersimulation zeigt, wie es einmal abgelaufen sein könnte: Zwei eisige Objekte mit einem Durchmesser von rund einem Kilometer nähern sich einander an und stoßen mit Fahrradtempo zusammen, rotieren gemeinsam und trennen sich wieder, nachdem der kleinere Körper Materialspuren auf dem größeren hinterlassen hat.

Auf der Zeitskala kann man ablesen, dass das kleinere Objekt nach etwa 14 Stunden auf seiner Bahn durch die gegenseitige Gravitationskraft abgebremst wurde und umkehrt, so dass es einen Tag nach der ersten Kollision zu einem zweiten Zusammenstoß kommt, bei dem sich die beiden Körper zu einem Objekt vereinen, das irgendwie bekannt aussieht: Die Form erinnert an den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko auf den Bildern der ESA-Raumsonde Rosetta.

Die Simulation ist Teil einer Studie des Astrophysikers Martin Jutzi von der Universität Bern und von Erik Asphaug von der Arizona State University. Mit ihren dreidimensionalen Computersimulationen können die Forscher nachvollziehen, was im frühen Sonnensystem geschah. "Kometen und ihre Vorläufer wurden in den äußeren Planetenregionen gebildet, vermutlich Jahrmillionen vor der Planetenentstehung", erklärt Jutzi.

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"Die Rekonstruktion der Entstehungsprozesse von Kometen kann entscheidende Informationen über die Anfangsphase der Planetenentstehung liefern, zum Beispiel über die ursprüngliche Größe der Planetenbausteine, der so genannten Planetesimale oder Kometesimale im äußeren Sonnensystem," so Jutzi. Rund 100 Simulationen, die je nach Kollisionsart eine bis mehrere Wochen benötigten, wurden durchgeführt.

67P/Churyumov-Gerasimenko ist nicht der einzige Komet, der möglicherweise schichtartige Strukturen aufweist und scheinbar aus zwei Objekten besteht. Als die NASA-Sonde Deep Impact 2005 auf 9P/Tempel 1 prallte, konnten ähnliche Schichten nachgewiesen werden - Merkmale, die vermutlich auch auf zwei anderen Kometen zu sehen sind, die von NASA-Missionen besucht wurden.

Die Hälfte der bisher von Raumsonden beobachteten Kometenkerne sind offenbar aus zwei Objekten zusammengesetzt, darunter auch die Kometen 103P/Hartley 2 und 19P/Borelly. "Wie und wann diese Merkmale geformt wurden, ist umstritten, dabei hat dies wichtige Auswirkungen auf die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems", sagt Jutzi.

Für ihre Studie verwendeten die Forscher 3D-Kollisionsmodelle mit den Form- und Oberflächendaten als Randbedingungen, um den Aufbauprozess und dessen Auswirkungen auf die innere Struktur zu verstehen. Tatsächlich können die wichtigsten Merkmale der beobachteten Kometenkerne mit Hilfe der dreidimensionale Computersimulation erklärt werden, indem weiche Kometesimale paarweise mit geringer Geschwindigkeit aufeinandertreffen.

Das Modell ist auch im Einklang mit der geringen Dichte der Kometen, denn die Kollisionen komprimieren das Material nur wenig. "Diese langsamen Kollisionen geschahen vermutlich in der ruhigen Anfangsphase der Planetenentstehung vor rund 4,5 Milliarden Jahren, bevor große Körper das System zu zerstörerischen Geschwindigkeiten anregten", erläutert Jutzi. "Dies spricht für die Idee, dass die Kometenkerne ursprüngliche Reste einer frühen Anhäufung kleiner Körper sind."

Der gleiche Prozess könnte aber auch zwischen Trümmerteilen stattgefunden haben, die von viel größeren Objekten abgespaltet wurden. Zusammen mit künftigen Weltraummissionen, die mit Radar innere Strukturen direkt abbilden, könnten die Computersimulationen aber ein wichtiger Schritt sein, um aufzuklären, wie die Kometenkerne entstanden sind.

Über ihre Untersuchungen berichteten die beiden Wissenschaftler kürzlich in der Wissenschaftszeitschrift Science Express.

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67P/Churyumov-Gerasimenko: Komet ähnelt einem Quietscheentchen - 17. Juli 2014
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