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ROSETTA
Die ultraviolette Aurora von Komet 67P
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Bern
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22. September 2020

Auf der Erde bringen sogenannte Aurora-Phänomene als Polarlichter die Menschen zum Staunen. Jetzt haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler eine solche Aurora auch beim Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko im ultravioletten Wellenlängenbereich entdeckt. Der Nachweis dieses Phänomens gelang dank der Analyse von Daten der Rosetta-Mission der ESA.

67P

Gas und Staub steigen von der Oberfläche des Kometen 67P auf, während er sich dem sonnennächsten Punkt auf seiner Umlaufbahn nähert. Bild: ESA / Rosetta / NAVCAM [Großansicht]

Bei den Polarlichtern auf der Erde bewegen sich elektrisch geladene Teilchen des Sonnenwindes entlang des irdischen Magnetfeldes. Diese treffen bei hohen Breitengraden auf Atome und Moleküle des Stickstoffs und des Sauerstoffs der oberen Erdatmosphäre und bringen diese dabei zum Leuchten. Solche oder ähnliche Aurora-Phänomene wurden aber auch bei anderen Planeten und deren Monden entdeckt. Wie ein internationales Team jetzt berichtet, konnte das Phänomen nun auch beim Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko nachgewiesen werden.

Auch bei 67P sind für die Aurorae die Teilchen des Sonnenwindes verantwortlich, die auf das Gas um den Kometen, die sogenannte Koma, treffen. "Das dabei entstehende Leuchten ist einzigartig", sagt Marina Galand vom Imperial College London, Hauptautorin der Studie. "Es wird durch einen Mix von Prozessen verursacht, welche auf der Erde, dem Mars aber auch bei den Jupitermonden beobachtet werden."

Die Forschenden konnten dank der Analyse von Daten der Rosetta-Mission der europäischen Weltraumagentur ESA nachweisen, dass im Fall von 67P Sonnenwind-Elektronen zum Kometen hin beschleunigt werden und dort auf das Gas in der Koma treffen. "Da dieser Prozess sehr energiereich ist, ist auch das daraus resultierende Leuchten energiereich und daher im ultravioletten Bereich, der für das menschliche Auge unsichtbar ist", erklärt Martin Rubin vom Physikalischen Institut der Universität Bern.

 Diese UV-Emissionen waren zwar bereits früher bei 67P beobachtet worden. Damals hatte man aber fälschlicherweise angenommen, dass diese Emissionen durch Photonen verursacht werden, ähnlich dem sogenannten Nachthimmelsleuchten auf der Erde. "Unsere Analyse der Rosetta-Daten hat aber gezeigt, dass beim Kometen 67P Sonnenwind-Elektronen der Grund für das Leuchten sind und eben nicht Photonen, wie bislang angenommen", so Galand weiter.

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"Rosetta ist die erste Mission die eine Aurora im UV-Bereich bei einem Kometen beobachtet hat", sagt Matt Taylor, wissenschaftlicher Projektleiter bei der ESA. "Aurorae sind grundsätzlich schon spannend, wenn man aber so etwas zum ersten Mal beobachten und die Details studieren kann, ist es noch viel aufregender."

"Die Analyse war kompliziert und bedurfte Daten verschiedener Instrumente", erklärt Kathrin Altwegg, Leiterin des Instruments ROSINA, dem Massenspektrometer der Universität Bern, welches an Bord der ESA-Raumsonde Rosetta Daten des Kometen 67P gesammelt hatte und so unter anderem Informationen zur Zusammensetzung und der Dichte der Koma geliefert hatte. Die Studie sei ein Beleg dafür, dass unser Verständnis vertieft und neue Erkenntnisse gewonnen werden können, wenn Daten verschiedener Teams, Instrumente und Computermodelle herangezogen werden. "Und dies auch Jahre nach dem offiziellen Ende der Mission 2016 mit dem kontrollierten Absturz der Rosetta-Sonde auf die Oberfläche des Kometen", so Altwegg weiter.

So analysierten die Forschenden um Marina Galand für die aktuelle Studie neben Daten des Rosetta Orbiter Spektrometers für Ionen- und Neutralgas Analyse (ROSINA) solche des Alice UV-Spektrographen, des Ionen- und Elektronen Spektrometers (IES) sowie der Langmuir-Sonde (LAP) des Rosetta Plasma Consortiums (RPC), des Mikrowellen-Instruments für den Rosetta Orbiter (MIRO) und des Visible and InfraRed Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS).

Aurora-Phänomene werden in den unterschiedlichsten Umgebungen in unserem Sonnensystem und auch darüber hinaus beobachtet. "Ein Magnetfled wie auf der Erde wird dazu aber nicht benötigt, der Komet 67P hat selber nämlich keines", erklärt Rubin. Das Aurora-Phänomen bei 67P ist deswegen diffuser als auf der Erde. "Die Beobachtung kometärer Aurora-Phänomene hat durchaus einen ästhetischen Wert. Darüber hinaus könnten die UV-Beobachtungen dereinst von der Erde aus aber auch Rückschlüsse zum Sonnenwind bei eben diesen Kometen bringen – auch ohne dass dabei eine Raumsonde wie Rosetta vor Ort sein muss", so Rubin.

Über die Ergebnisse berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Nature Astronomy erschienen ist.

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siehe auch
67P: Nachgebildeter Komet im Labor - 16. März 2020
Kometen: Rätsel um fehlenden Stickstoff gelöst? - 21. Januar 2020
Kometen: Einschläge veränderten Erdatmosphäre - 9. Juni 2017
Rosetta-Komet: Trockeneis auf der Oberfläche - 18. November 2016
Rosetta: Auch Krypton und Xenon auf 67P - 14. Juni 2016
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Rosetta: Wassereis auf der Oberfläche von 67P - 14. Januar 2016
Rosetta: 67P und das Wasser der Erde - 28. September 2015
Rosetta, die astronews.com-Berichterstattung über die Rosetta-Mission
Links im WWW
Universität Bern
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