Fünf freie Papers mit Ergebnissen von Rosetta

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über den Kometen Churyumov-Gerasimenko – hier am 7. Juni – sind bislang aufzutreiben: Anfang des Jahres war einiges hinter hohen Paywalls veröffentlicht worden, und von vielen Experimenten auf dem Orbiter (und allen auf dem Lander) liegen auch mehr als 10 Monate nach Rosettas Ankunft am Kometen bzw. 7 nach der Landung noch gar keine wissenschaftlichen Veröffentlichungen vor. In etwa einem Monat soll es die ersten Philae-Papers in Science geben, also ebenfalls wieder unsichtbar, und demnächst dutzende vom Orbiter – hoffentlich für jeden zugänglich – in Astronomy & Astrophysics. Aber ein bisschen was hat sich doch schon auf den Preprint-Server ArXiv bzw. in den Open-Access-Bereich von A&A verirrt: fünf Papers mit tatsächlichen Rosetta-Daten und ersten Auswertungen, dazu eine Reihe weitere mit unabhängigen Gedanken. Das erste kam schon im Herbst 2014 und diskutierte die Lichtkurve des Kometenkerns im Anflug, gemessen von der Kamera OSIRIS: Die Rotationsperiode hatte gegenüber C-Gs Erscheinung von 2009 von 12.76 auf 12.40 Stunden abgenommen, wohl die Wirkung von Jets. Und die Rotation 2014 erwies sich als eine simple solche, um die Achse mit dem größten Trägheitsmoment.

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Die spektrophometrischen Eigenschaften des Kerns hat OSIRIS während des Anflugs von Juli bis Anfang August 2014 mittels Farbfilter-Aufnahmen untersucht: hier am 1. und 6. August der Anstieg des Spektrums zwischen 535 und 882 nm farblich codiert, blau bis rot bedeutet 8 bis 20 Prozent pro 100 nm. Insgesamt ist der Kern also leicht rötlich, aber es lassen sich drei Geländetypen mit unterschiedlichem ’spectral slope‘ definieren, wobei insbesondere der bläulichere „Hals“ Hapi deutlich aus dem Rahmen fällt: Hier dürfte der Wassereis-Anteil höher sein. Klare Absorptionsbanden wurden im Kern-Spektrum nicht gefunden, außer vielleicht bei 290 nm, was SiO-Eis sein könnte. Die Albedo beträgt 6.5±0.2 Prozent bei 649 nm, mit lokalen Variationen von bis zu 16% heller in der Hapi-Region, wo C-G auch am aktivisten ist, und 8-10% dunkler. Die ‚Hälften‘ des Kerns beiderseits von Hapi unterscheiden sich spektral nicht, so dass dieser, wenn er denn durch Verschmelzung aus zwei Teilen entstanden sein sollte, zumindest aus chemisch sehr ähnlichen Komponenten fusioniert ist.

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Argumente für C-G als verschmolzenen Contact Binary ergeben sich jedenfalls aus morphologischen Details der Kernoberfläche, ebenfalls von OSIRIS beobachtet: Das sind v.a. eine auffällige großskalige Schichtung, im oberen Bild auf der großen Hälfte markiert, wobei deren Entstehungsmechanismus allerdings nicht recht verstanden ist, und Bruchzonen in der kleineren (orange; die lila Linien sind wieder Schichtungen). Gegen die Alternative eines von Anfang an einzelnen Körpers, der in der Mitte am stärksten erodierte, spricht die dort nicht höhere Sonneneinstrahlung – warum sollte dort mehr sublimieren und den Hapi-Hals bilden? Eine Enstehung aus zwei sanft kollidierten Einzelkörpern wäre dagegen auch mit dem aktuellen Bild der Frühgeschichte des Sonnensystems verträglich.

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Ein Ultraviolett-Spektrum der inneren Koma von C-G, aufgenommen vom Rosetta-Instrument Alice (Skala in Angstrom; ‚Pre’print) am 29. November 2014: Es leuchten, wie auch in deren Spektren in größerem Sonnenabstand, atomarer Wasser- und Sauerstoff, dazu Kohlenstoff und – hier nicht zu sehen – CO. Eine Analyse der relativen Linienstärken führt zu dem Schluss (mehr, mehr, mehr, mehr und mehr), dass die Wasser- und Sauerstoff-Emission auf die Photoelektronen-Impakt-Dissoziation von Wasserdampf zurück geht, wobei die Elektronen wiederum durch Photoionisation des Wasserdampfs entstehen: ein so noch nicht beobachteter zweistufiger Prozess also, der sich Beobachtungen aus größerer Entfernung entzieht. Und die – hier nicht markierte – Emission neutralen Kohlenstoffs bei längeren UV-Wellenlängen geht auf denselben Dissoziations-Prozess durch die Elektronen zurück, der in diesem Fall das Molekül CO2 ereilt.

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Oszillationen des Magnetfelds in der innersten Koma mit 40 MHz, wie sie das Magnetometer des RPC-Konsortiums am 10. September 2014 maß: Das Phänomen unterscheidet sich von früher gesehenen Wechselwirkungen eines Kometen mit dem interplanetaren Medium deutlich. Die bevorzugte Interpretation ist inzwischen eine ‚cross-field current instability‘, wobei Ströme aus frisch entstandenen Ionen des Kometen der mögliche Ursprung sind: Jedenfalls sind die Schwingungen um so intensiver, je höher die (von ROSINA gemessene) Gasdichte ist.

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Aus dem provokativsten unabhängigen Paper, das sich mit Rosetta-Daten von C-G beschäftigt, stammt diese Grafik: rechts das von der NavCam beobachtete Bild der inneren Koma am 3. Mai 2015 und links eine Simulation. Wobei nicht etwa eine Reihe isolierte Jet-Quellen angenommen wurde, sondern eine homogene Staubabsonderung von der Kernoberfläche, jeweils genau senkrecht zur dortigen Tangentialfläche: Die sich wegen der kuriosen Form des Kometen (benutzt wurde übrigens ein 3D-Modell eines Amateurs) hier und da kreuzenden Flugbahnen der Staubteilchen sorgen in diesem Modell für die vermeintlichen Jets. Ein anderes theoretisches Paper hat sich des vom ROSINA-Instrument gemessenen N2-zu-CO-Verhältnisses in der Gas-Koma angenommen, postuliert eine Entstehung des Kometen aus Klathraten und schließt auf eine Temperatur dabei von 32 bis 70 Kelvin. Und ein Paper mit numerischen Simulationen lässt den Kern von C-G wie das o.g. der OSIRIS-Gruppe durch kollidierende Kilometer-große Brocken wachsen. Auf einer anderthalbstündigen ESA-PK zu Philae heute wurde derweil wenig Neues mitgeteilt, weder zum aktuellen Status – zusammengefasst in Artikeln hier (nebst hier und hier Soundbites), hier, hier, hier und hier – noch den Erkenntnissen vom November. Derweil ändert Rosetta gerade den Orbit, und wenn die seit dem 14. Juni wieder unterbrochene Verbindung zu Philae erneut und stabil steht, könnte wieder Wissenschaft bis etwa Oktober – wenn es zu kalt wird – betrieben werden, erst simple, dann immer riskantere. NACHTRAG: Die Pläne dafür im Detail hier und hier diskutiert.

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3 Antworten to “Fünf freie Papers mit Ergebnissen von Rosetta”

  1. askywok Says:

    Angesichts der noch fehlenden populärwissenschftichen Aufbereitung von Ergebnissen der bisherigen Rosetta-Mission ist das hier eine sehr erfreuliche Zusammenstellung zugänglicher Quellen und eine auch für Laien lesenswerte, verständliche Übersicht. Danke!

  2. Und weitere sieben “freie” Rosetta-Papers … | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] sind seit der letzten Bestandsaufnahme vor einem Monat (mit den ersten fünf Treffern) aufgetaucht, also wissenschaftliche Arbeiten von […]

  3. Allgemeines Live-Blog vom 10. bis 12. Nov. 2015 | Skyweek Zwei Punkt Null Says:

    […] Asteroiden sind statistisch alle 5 Jahre zu erwarten: Passt! Vom Rosetta-Kometen C-G wurden die bekannten spektrophotometrischen Daten referiert und auf Frage dieses Blogs klargestellt, dass die spektrale Ununterscheidbarkeit beider […]

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