Der Komet ISON stellt seine Staubproduktion ein

Wahrscheinlich wurde das Schicksal eines Kometen von der Öffentlichkeit noch niemals zuvor so aufmerksam verfolgt, wie im Falle des Kometen C/2012 S1 (ISON), der am 28. November 2013 den sonnennächsten Punkt seiner Bahn durchlief. Leider hat dieser Komet die Annäherung an die Sonne anscheinend nicht als weiterhin aktiver Komet überstanden. Die Auswertung der gesammelten Daten wird das Verständnis der Menschheit über die Natur der Kometen jedoch trotzdem ungemein erweitern.

Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, ESA, NASA.

Bereits am 21. September 2012 entdeckten die beiden Amateurastronomen Witali Njewski und Artjom Nowitschonok auf den Aufnahmen von einem der zehn Teleskope des International Scientific Optical Network (ISON) einen Kometen, welcher sich auf dem Weg in das innere Sonnensystem befand. Zum Zeitpunkt der Entdeckung war der Komet mehr als 950 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt, erreichte trotz dieser großen Entfernung aber bereits eine Helligkeit von rund 18,8 mag. Berechnungen über die zu erwartende Helligkeitsentwicklung schürten die Erwartung, dass der neu entdeckte Komet Ende November/Anfang Dezember 2013 einen spektakulären Anblick am nächtlichen Himmel bieten würde. Eventuell, so die erstellten Prognosen, könnte der Komet dabei sogar die Helligkeit des Vollmondes erreichen und somit auch während des Tages als sogenannter “Tageskomet” als heller Fleck unmittelbar neben der Sonne zu beobachten sein.

Aber nicht nur aus diesem Grund geriet der Komet in den vergangenen Monaten zunehmend in den Fokus von Amateurastronomen und professionellen Wissenschaftlern, welche ihn unter anderem mit diversen Großteleskopen und Raumsonden beobachteten. Dieser mit dem Namen C/2012 S1 (ISON) versehene Komet gehört zu den langperiodischen Kometen, welche sich auf extrem langgestreckten Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Er stammt somit sehr wahrscheinlich direkt aus der Oortschen Wolke – einem Bereich des äußersten Sonnensystems, welcher vermutlich die Heimat von mehreren 100 Milliarden Kometen darstellt. Durch gravitative Störungen werden die Umlaufbahnen der dort befindlichen Kometen gelegentlich verändert, wodurch einige von ihnen in das innere Sonnensystem abgelenkt werden können. Die dabei erreichten Umlaufperioden dieser Kometen können dann von einigen zehntausend Jahren bis hin zu mehreren Millionen Jahren betragen.

Die Berechnungen der Umlaufbahn von C/2012 S1 (ISON) haben ergeben, dass der Komet sich jetzt – mehr als 4,5 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung – sehr wahrscheinlich zum ersten Mal dem inneren Bereich unseres Sonnensystems näherte. Aus diesem Grund gingen die Kometenforscher davon aus, dass der Kern von C/2012 S1 (ISON) noch über seine ursprüngliche Oberflächenzusammensetzung verfügte. Die Untersuchung dieser Zusammensetzung, so die Erwartung der Wissenschaftler, dürfte tiefere Einblicke in die Frühzeit unseres Sonnensystems ermöglichen und dabei helfen, verschiedene bisher ungeklärte Fragen, welche von der Entwicklung unseres Sonnesystems bis hin zu den Ursprüngen des Lebens auf der Erde reichen, zu beantworten.

Die Sonnenpassage am 28. November 2013

Am 28. November 2013 war es dann soweit: Der lediglich rund vier Kilometer durchmessende, hauptsächlich aus gefrorenen Wasser, Trockeneis, Kohlenmonoxid, Ammoniak und Methan bestehende Kern des Komet C/2012 S1 (ISON), welcher zudem über Beimengungen aus silikathaltigen, meteoritenähnlichen Staub- und Gesteinspartikeln verfügt, näherte sich der knapp 1,4 Millionen Kilometer durchmessenden Sonne immer weiter an und erreichte gegen 19:35 MEZ das Perihel seiner Umlaufbahn, also den Punkt seiner dichteste Annäherung an das Zentralgestirn unseres Sonnensystems. Zu diesem Zeitpunkt passierte der Komet die rund 5.500 Grad Celsius heiße Photosphäre der Sonne mit einer Geschwindigkeit von etwa 600 Kilometern pro Sekunde in einer Entfernung von lediglich 1,16 Millionen Kilometern.

Durch die dabei auftretenden Temperaturen wurde die Oberfläche des Kometen auf einen Wert von deutlich über 2.000 Grad Celsius erhitzt. Das Eis des Kometenkerns verdampfte dabei in einem immer weiter zunehmenden Maße und riss dabei Teile der Staub- und Gesteinspartikel mit sich. Im Rahmen dieses Prozesses verlor der Komet während der Phase der dichtesten Sonnenannäherung pro Sekunde bis zu drei Millionen Tonnen an Masse.

Bereits im Vorfeld dieser Passage waren sich die Astronomen nicht sicher, ob der Komet diese thermalen Belastungen “in einem Stück” überstehen wird, oder ob sich dessen Kern dabei in einzelne Bestandteile auflösen würde. Letzteres Szenario wurde von vielen Experten aufgrund der Beobachtungen in den letzten Tagen und Wochen erwartet.

Dank der beiden Sonnenbeobachtungssatelliten SoHO und STEREO, deren aktuellsten Aufnahmen im Internet einsehbar sind, konnte das weitere Schicksal des Kometen von der interessierten Öffentlichkeit fast in Echtzeit mitverfolgt werden. Zunächst schien es auf diesen Aufnahmen tatsächlich so, als würde ISON das Schicksal anderer Sungrazer-Kometen teilen und sich komplett auflösen. Nachdem der Komet zunächst immer heller erschien und dabei eine Helligkeit von etwa 0,5 mag erreichte, ließ die Helligkeit bei der noch weiter fortschreitenden Annäherung an die Sonne deutlich erkennbar nach, was am besten dadurch erklärt werden konnte, dass die Eisvorräte des Kometen mittlerweile nahezu komplett aufgebraucht waren, so dass kein weiteres Gas freigesetzt wurde. Etwa gegen 18:30 MEZ verschwand der Kern von ISON schließlich hinter der zentralen Blende des Sonnenkoronographen LASCO C3 von SoHO. Auch der ab diesem Zeitpunkt noch sichtbare Teil des Kometenschweifes verlor jetzt in der folgenden Zeit zunehmend an Helligkeit.
Aufgelöst? Oder doch noch intakt?

Dies wurde von den Experten der ESA und der NASA zunächst als ein eindeutiges Indiz dafür gedeutet, dass der Komet C/2012 S1 (ISON) die Sonnenpassage nicht überstanden und sich vollständig aufgelöst hat. Allerdings zeigte sich auf den Aufnahmen, welche gegen 20:30 MEZ von SoHO erstellt wurden, eine lichtschwache, keilförmig verlaufende und leicht in die Länge gezogene Struktur, welche sich auf der für ISON vorausberechneten Bahn bewegte. Offenbar hatten zumindestens Teile von ISON die Passage überstanden. Zu diesem Zeitpunkt war aber unklar, ob sich an der Spitze des jetzt erneut erkennbaren Schweifs noch ein Kometenkern verbirgt oder nicht.

Bei dem Schweif, welcher über eine deutlich geringere Helligkeit und Ausdehnung als noch vor der dichtesten Annäherung an die Sonne verfügte, dürfte es sich um Staubteilchen von ISON sowie um mehrere Trümmerteile handeln, welche sich auf der Bahn des Kometen weiterbewegen, so die meisten Experten. Ein vergleichbares Verhalten konnte in der Vergangenheit bereits bei diversen anderen Sungrazer-Kometen beobachtet werden und eigentlich, so die Erwartungen der Wissenschaftler, hätte dieser Staubschweif langsam weiter an Helligkeit verlieren müssen. Doch genau dieser Fall trat zunächst nicht ein. Vielmehr erhöhte sich die Helligkeit des Schweifes in den nächsten Stunden wieder leicht.

“Wir raufen uns gerade die Haare, denn wir wissen, dass viele Interessierte – sowohl Medienvertreter als auch Wissenschaftler – wissen wollen, was hier eigentlich gerade passiert ist“, so der Astrophysiker Karl Battams vom U.S. Naval Research Laboratory. Erste Vermutungen gehen davon aus, dass ein kleines Fragment des Kometenkerns die Sonnenpassage überstanden hat, welches damit begonnen haben könnte, langsam wieder einen Kometenschweif auszubilden. Man könne allerdings nicht sagen, wie groß dieser “Restkern” ist und ob dieser als Ganzes existiert, so Karl Battams.

“Derzeit haben sich eine Vielzahl an neuen Unbekannten in unserer Gleichung eingefügt und dieses kuriose, verrückte, überaus dynamische und unvorhersagbare Objekt begeistert, verblüfft und verwirrt uns noch immer. Wir bitten deshalb um einige Tage Geduld, in denen wir die Daten analysieren können und herausfinden wollen, was dort geschehen ist”, so Karl Battams weiter. Aufnahmen, welche mehrere Stunden nach dem Periheldurchgang gewonnen wurden, lassen dabei allerdings erste weitergehende Schlüsse zu.

Keine weitere Freisetzung von Staub
“Der Staubschweif des Kometen zeigt sich nun zweigeteilt”, so Dr. Hermann Böhnhardt vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) im niedersächsischen Katlenburg-Lindau. Der Teil des Schweifs, welcher in Richtung Sonne zeigt, besteht laut Dr. Böhnhardt aus Staubpartikeln, die bereits deutlich vor der Perihelpassage freigesetzt wurden. Der zweite Schweif enthält dagegen offenbar jüngeres Material. Dieses wurde unmittelbar während der Sonnenpassage emittiert und deutet darauf hin, dass zu diesem Zeitpunkt zumindest noch ein Teil des Kerns existierte und aktiv war. Die Wissenschaftler des MPS stützen ihre Einschätzung auf Computersimulationen, mit denen sie die Form des Staubschweifs modellierten.

“Wenn wir in unseren Rechnungen annehmen, dass der Komet im Perihel noch Staub emittiert hat, können wir die aktuellen Aufnahmen gut reproduzieren”, so Dr. Böhnhardt. Der Komet ISON verfügte demzufolge zum Zeitpunkt seiner größten Sonnenannäherung anscheinend noch über einen intakten und zudem aktiven Kern, der größere Mengen an Gas und Staub freisetzte.

Nach der Perihelpassage angefertigte Aufnahmen des Sonnenkoronographen LASCO zeigten dann allerdings, dass der Komet ISON etwa zwei Stunden nach seiner dichtesten Annäherung an die Sonne die Staubproduktion offenbar eingestellt hatte. Ob der Kometenkern auch zu diesem Zeitpunkt noch intakt war oder seinen weiteren Weg als ein deutlich geschrumpftes, kleineres Überbleibsel oder gar nur als die Ansammlung einer Vielzahl von Einzelfragmenten fortsetzte, steht zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht fest.

Keine “Kometenshow”, aber wertvolle Daten
Auf aktuellen Aufnahmen nimmt die Helligkeit des mittlerweile offenbar inaktiven Kometen allerdings allmählich immer weiter ab. Derzeit erreicht der Komet – oder wohl besser gesagt dessen Überreste – eine Helligkeit von lediglich noch etwa 7,5 mag mit einer fallenden Tendenz. Die für den Dezember 2013 von vielen Amateurastronomen erhoffte “große Kometenshow” wird es somit mit einer fast schon an Sicherheit grenzenden Wahrscheinlichkeit leider nicht mehr geben.

Allerdings ist die Beobachtungskampagne des Kometen C/2012 S1 (ISON) damit noch nicht abgeschlossen. Zum einen werden auch weiterhin Raumsonden und Teleskope auf die Überreste dieses Kometen ausgerichtet werden, um auch in den kommenden Tagen und Wochen möglichst viele Daten zu sammeln. Zum anderen werden die professionellen Wissenschaftler Monate und wahrscheinlich Jahre damit beschäftigt sein, um die dabei gewonnenen Daten auszuwerten. Unter anderem das Sumer-Instrument an Bord des Sonnenbeobachtungssatelliten SoHO, welches unter Leitung des MPS entwickelt und gebaut wurde, beobachtete den Kometen ISON in den Stunden seiner direkten Sonnenannäherung. Dieses Instrument spaltet das Licht, welches der Komet ins All sendet, in seine einzelnen Bestandteile auf. Daraus können die beteiligten Wissenschaftler auf Elemente und Moleküle schließen, welche in der Staubwolke des Kometen enthalten sind.
“Unsere Messungen zeigen ein klares Signal des Kometen während des Sonnenvorbeifluges”, so der MPS-Mitarbeiter Werner Curdt.

Aus den Aufnahmen der beiden Raumsonden SoHO und STEREO hat die NASA ein kurzes Video erstellt, welches Sie hier betrachten können.

Aufgrund der aktuellen Entwicklung erscheint es derzeit als extrem unwahrscheinlich, dass der Komet C/2012 S1 (ISON) in den kommenden Wochen mit dem bloßem Auge am frühen Abendhimmel erkennbar sein wird. Für mit entsprechenden Instrumenten ausgestatteten Amateurastronomen könnte sich dagegen noch die eine oder andere Beobachtungsmöglichkeit ergeben.

Auf jeden Fall kann eine Tatsache als gegeben angesehen werden: Der nächste “große” Komet kommt – in welchem Jahr auch immer – ganz bestimmt und wird uns dann einen spektakulären Anblick am Himmel bieten.

Kometenfotos einer ganz anderen Art sind dagegen für das Jahr 2014 zu erwarten. Am 20. Januar 2014 wird die von der europäischen Weltraumagentur ESA betriebene Kometensonde Rosetta ihren im Juni 2011 begonnenen “Winterschlaf” beenden und mit der Erforschung des Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko beginnen (Raumfahrer.net berichtete). Im November 2014 soll im Verlauf dieser Mission auch ein Lander abgesetzt werden, der die Oberfläche dieses Kometen ausführlicher analysieren wird. Erste Aufnahmen des Zielkometen sollen von Rosetta im März 2014 angefertigt werden.

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