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Originalveröffentlichung

S. Fornasier et al.:
Spectrophotometric properties of the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko from the OSIRIS instrument onboard the ROSETTA spacecraft,
Astronomy & Astrophysics, Vol 583, 30. Oktober 2015,
http://dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201525901

Weitere Informationen

OSIRIS - das allsehende Auge von Rosetta

Rosetta: Neuer Blick auf den Kometen

Daten des wissenschaftlichen Kamerasystems OSIRIS deuten auf Schwefeldioxid auf der Oberfläche und Cyanwasserstoff in der Atmosphäre des Rosetta-Kometen.

12. November 2015

Welche chemischen Moleküle finden sich auf der Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko? Und wie sind die Gase in der näheren Umgebung des Zielkometen der Rosetta-Mission verteilt? Neue Antworten auf diese Fragen präsentieren heute Forscher des OSIRIS-Teams auf der Jahrestagung der Abteilung Planetenwissenschaft (DPS) der Amerikanischen Astronomischen Gesellschaft (AAS) in National Harbor, USA. Die Daten des wissenschaftlichen Kamerasystems deuten nicht nur auf gefrorenes Wasser und Schwefeldioxid auf der Oberfläche des Kometen. Die Forscher fanden auch Hinweise auf Cyanwasserstoff im ausströmenden Gas.  

In Abhängigkeit von der Beobachtungsgeometrie zwischen Rosetta, dem Kometen und der Sonne, erreichen verschiedene Lichtmengen die Sonde. Wenn alle drei Objekte nahezu auf einer Linie liegen (Phasenwinkel = 0), zeigt sich der Komet besonders hell. Mit zunehmender Abweichung von dieser Geometrie (größerer Phasenwinkel) wird der Komet immer dunkler. Bild vergrößern
In Abhängigkeit von der Beobachtungsgeometrie zwischen Rosetta, dem Kometen und der Sonne, erreichen verschiedene Lichtmengen die Sonde. Wenn alle drei Objekte nahezu auf einer Linie liegen (Phasenwinkel = 0), zeigt sich der Komet besonders hell. Mit zunehmender Abweichung von dieser Geometrie (größerer Phasenwinkel) wird der Komet immer dunkler. [weniger]

Rosettas wissenschaftliches Kamerasystem OSIRIS ist mit mehreren Farbfiltern ausgestattet, so dass sich bestimmte Wellenlängenbereiche aus dem reflektierten Licht aus der Kometenatmosphäre herausfiltern lassen. Insbesondere die Filter der Weitwinkelkamera (WAC) sind auf die Spektrallinien von Molekülen in der Gasumgebung des Kometen abgestimmt. Auf diese Weise konnten eine Forschergruppe um OSIRIS-Teammitglied Dennis Bodewits von der University of Maryland erstmals in OSIRIS-Daten die charakteristischen Fingerabdrücke bestimmter Moleküle in der Kometenatmosphäre aufspüren. „Da OSIRIS vergleichsweise schnell zwischen den Filtern wechseln kann und die Daten eine hohe räumliche Auflösung haben, ergeben sich so die bisher detailliertesten Karten der Gasemission direkt oberhalb der Kometenoberfläche“, erklärt OSIRIS-Teamleiter Holger Sierks vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

So fanden die Forscher nicht nur Wasser, sondern auch Cyanwasserstoff – allerdings auf einer Art Umweg. Die Wissenschaftler konzentrierten sich darauf, in den OSIRIS-Daten die Gase Wasserstoff, Sauerstoff und Cyanid zu detektieren. Sie entstehen, wenn ultraviolette Strahlung von der Sonne auf Wasser- und Cyanwasserstoff-Moleküle trifft und diese zerfallen. „Auf diese Weise erhalten wir eine präzise Vorstellung davon, wie Wasser und Cyanwasserstoff zu welchem Zeitpunkt in der Atmosphäre verteilt sind“, so Sierks.

Mit Hilfe der Filter untersuchen OSIRIS-Forscher auch die Oberflächenzusammensetzung von 67P. „In dem Licht, das die Oberfläche des Kometen ins All reflektiert, finden sich so gut wie keine typischen Signaturen bestimmter Moleküle“, erklärt OSIRIS-Teammitglied Sonia Fornasier vom LESIA-Observatorium der Universität Paris. Eine Ausnahme bildet eine Signatur mit einer Wellenlänge um 290 Nanometern. „Die Kalibration des Instrumentes kann in diesem Wellenlängenbereich knifflig sein, so dass die Messungen erst noch bestätigt werden müssen“, gibt Fornasier zu bedenken. Sollte das Signal sich als echt erweisen, deutet es auf gefrorenes Schwefeldioxid auf der Kometenoberfläche. Teile von Schwefeldioxid sind ein typischer Bestandteil der Atmosphären vieler Kometen.

Der Hals des Kometen reflektiert rotes Licht geringfügig weniger effizient als umliegende Gebiete und erscheint dadurch leicht bläulich. Diese Aufnahme zeigt die Reflektivität verschiedener Wellenlängen in einer Falschfarbendarstellung. Der Effekt wird dadurch deutlich überzeichnet. Das Bild wurde aus Aufnahmen vom 22. August 2014 mit einer Auflösung von 1,3 Metern pro Pixel erstellt. Bild vergrößern
Der Hals des Kometen reflektiert rotes Licht geringfügig weniger effizient als umliegende Gebiete und erscheint dadurch leicht bläulich. Diese Aufnahme zeigt die Reflektivität verschiedener Wellenlängen in einer Falschfarbendarstellung. Der Effekt wird dadurch deutlich überzeichnet. Das Bild wurde aus Aufnahmen vom 22. August 2014 mit einer Auflösung von 1,3 Metern pro Pixel erstellt. [weniger]

Neben der Zusammensetzung lassen sich den OSIRIS-Daten auch Informationen über die Struktur des Oberflächenmaterials entnehmen. „Zwischen Juli und August vergangenen Jahres waren Sonne, Komet und Rosetta oft sehr unterschiedlich zu einander angeordnet. Daraus ergaben sich verschiedene Beobachtungsgeometrien“, erklärt Fornasier. In Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur kann dies die Lichtmenge, welche die Kamera erreicht, beeinflussen. Wenn alle drei Körper auf einer Linie stehen, also die Sonne genau in Rosetta’s Rücken steht, war die Reflektivität besonders hoch. Mit zunehmender Abweichung von dieser Geometrie zeigte sich die Oberfläche immer dunkler. Dieses Phänomen ist von anderen Körpern im Weltraum wie etwa dem Mond bekannt und deutet auf eine feinkörnige, hochporöse Oberflächenschicht hin.  

Rosetta ist eine Mission der Europäischen Weltraumagentur ESA mit Beiträgen der Mitgliedsstaaten und der amerikanischen Weltraumagentur NASA. Rosettas Landeeinheit Philae wurde von einem Konsortium unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) und der französischen und italienischen Weltraumagentur (CNES und ASI) zur Verfügung gestellt. Rosetta ist die erste Mission in der Geschichte, die einen Kometen anfliegt, ihn auf seinem Weg um die Sonne begleitet und eine Landeeinheit auf seiner Oberfläche absetzt.

Das wissenschaftliche Kamerasystem OSIRIS wurde von einem Konsortium unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Zusammenarbeit mit CISAS, Universität Padova (Italien), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (Frankreich), Instituto de Astrofísica de Andalucia, CSIC (Spanien), Scientific Support Office der ESA (Niederlande), Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (Spanien), Universidad Politéchnica de Madrid (Spanien), Department of Physics and Astronomy of Uppsala University (Schweden) und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze der TU Braunschweig gebaut. OSIRIS wurde finanziell unterstützt von den Weltraumagenturen Deutschlands (DLR), Frankreichs (CNES), Italiens (ASI), Spaniens (MEC) und Schwedens (SNSB).

 
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