Studie zeigt, wie sich Kometen auflösen, sich versöhnen

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Anonim

Für einige Kometen ist das Aufbrechen nicht so schwierig. Eine neue Studie von der Purdue University und der University of Colorado Boulder zeigt die Körper einiger periodischer Kometen - Objekte, die in weniger als 200 Jahren die Sonne umkreisen - können sich regelmäßig in zwei Teile teilen und dann die Straße wieder zusammenführen.

Laut der Studie, die am 1. Juni in Nature veröffentlicht wird, könnte dies ein sich wiederholender Prozess sein, der für die Entwicklung des Kometen grundlegend ist.

Das Team, das vom Purdue-Postdoktoranden Masatoshi Hirabayashi und CU-Boulder Distinguished Professor Daniel Scheeres geleitet wurde, studierte mehrere Kometen, hauptsächlich ein bizarrerubber-entenförmiges Objekt, bekannt als 67P / Churyumov-Gerasimenko (67P). Bilder von 67P zeigen zwei Risse, jeder länger als ein amerikanisches Fußballfeld, auf dem Hals des Kometen, der seine zwei größeren Lappen verbindet.

Um das vergangene Leben von 67P zu rekonstruieren, verwendete das Team numerische Modelle, in denen die Spinrate von heute einer Rotation alle 12 Stunden auf eine Rotation alle 7 bis 9 Stunden erhöht wurde. Die Modelle zeigten, dass der schnellere Spin zu mehr Spannung und der Bildung von zwei ähnlichen Rissen am Hals von 67P an der gleichen Stelle führen würde.

"Unsere Spin-Analyse hat genau vorhergesagt, wo diese Risse entstehen würden", sagte Scheeres von CU-Boulders Abteilung für Luft- und Raumfahrttechnik. "Wir haben jetzt ein neues Verständnis davon, wie sich einige Kometen im Laufe der Zeit entwickeln können."

Die oft als "schmutzige Schneebälle" bezeichneten Kometen bestehen aus Eis, Steinen und Staub. Comet 67P ist "bilobed", was bedeutet, dass es zwei größere Teile hat, die durch einen dünneren Hals verbunden sind.

Scheeres sagte, dass es mehrere Faktoren gibt, die dazu führen können, dass sich Kometenkerne schneller drehen. So können periodische Kometen wie 67P durch Sonnenbeschleunigung während der Sonnen- oder Jupiterfliegen in Bewegung geraten, was dazu führt, dass sie sich entweder drehen oder hochdrehen. Der Spin kann auch von periodischem Kometen "Ausgasen" beeinflusst werden, wenn eisige Verbindungen wie Kohlendioxid und Ammoniak direkt von einem gefrorenen Zustand in einen gasförmigen Zustand übergehen und die Oberfläche abblasen.

Die vom Team geleiteten Modelle zeigten, dass, wenn der Spin von 67P auf weniger als sieben Stunden pro Umdrehung erhöht wird, der Kopf abspringt, sagte Scheeres. Was passiert dann?

"Der Kopf und der Körper werden nicht in der Lage sein, einander zu entkommen", sagte er. "Sie werden sich umkreisen und in Wochen, Tagen oder sogar Stunden werden sie bei einer langsamen Kollision wieder zusammenkommen und eine neue Kometenkernkonfiguration schaffen."

Dieses Muster könnte für das Leben des Kometen weitergehen, sagte Scheeres.

Bilobed-Kometen können sich als ziemlich häufig herausstellen. Von den sieben Kometen, die von Astronomen in hoher Auflösung aufgenommen wurden, sind fünf davon - einschließlich P67 und Kometen Halley - zweilappig, sagte Scheeres. Studien der bilobierten Kometen durch das Team zeigen, dass sie alle in ihren Volumenverhältnissen zwischen den einzelnen Lappen ähnlich sind, was bedeutet, dass sie wahrscheinlich die gleichen Aufspaltungszyklen durchlaufen wie 67P.

Entdeckt im Jahr 1969 und von der Rosetta-Sonde der Europäischen Weltraumorganisation im Jahr 2014 besucht, ist 67P etwa 2, 5 Meilen auf einer Seite und umkreist die Sonne alle 6, 5 Jahre. Das Team zeigte, dass sich die Rotationsgeschwindigkeit des Kometen chaotisch ändern kann, ausgelöst durch ausgasende Ereignisse und die sich ändernde Umlaufbahn, die von Jupiters Vorbeiflügen angetrieben wird.

Um zu zeigen, wie diese Komet-Sonne-Wechselwirkung die vergangene Entwicklung der Spinperiode von 67P beeinflusste, modellierten die Forscher 1000 Komet- "Klone" von 67P unter variierenden Bedingungen, die 5000 Jahre zurückreichen. Fünftausend Jahre wurden gewählt, weil es die ungefähre Lebenszeit eines "Jupiter-Familienkometen" wie 67P ist, dessen Umlaufbahn nicht nur von der Sonne, sondern auch vom Gasriesen Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, beeinflusst wird, sagte Scheeres.

Es wird angenommen, dass periodische Kometen wie 67P ihren Ursprung im Kuiper-Gürtel haben, einer riesigen Region jenseits der Neptun-Umlaufbahn mit Milliarden von Kometen und Eismonden. Das Team stellte die Hypothese auf, dass das wiederholte Aufbrechen und Aufstellen von zweischneidigen Kometen dazu geführt haben könnte, dass sie zu sehr erodiert sind, um ihre Reisen in das innere Sonnensystem vor 4 Milliarden Jahren zu überstehen, als es eine Schießbude aus Asteroiden, Monden und Protoplaneten war.

Andere Autoren der Studie sind Assistenzprofessor Jay McMahon von CU-Boulder, Steven Chesley vom Jet Propulsion Laboratory in Pasadena und Simone Marchi vom Southwest Research Institute der Planetary Science Directorate in Boulder. Purdue's Hirabayashi wurde 2015 bei CU-Boulder unter Scheeres promoviert.

Scheeres ist der Leiter des Radio Science Teams für die OSIRIS-Rex-Mission der NASA, die im September aus Florida starten soll, um den erdnahen Asteroiden Bennu zu besuchen.

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