Waarnemingen door NASA's Swift-ruimtevaartuig, nu omgedoopt tot het Neil Gehrels Swift Observatory naar de overleden hoofdonderzoeker van de missie, hebben een ongekende verandering in de rotatie van een komeet vastgelegd. Op beelden die in mei 2017 werden gemaakt, blijkt dat komeet 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák – kortweg 41P – drie keer langzamer ronddraaide dan in maart. toen het werd waargenomen door de Discovery Channel Telescope van het Lowell Observatory in Arizona.

De abrupte vertraging is de meest dramatische verandering in de rotatie van een komeet ooit gezien.

"Het vorige record voor een spindown van een komeet ging naar 103P/Hartley 2, die zijn rotatie vertraagde van 17 naar 19 uur gedurende 90 dagen, " zei Dennis Bodewits, een associate research scientist aan de University of Maryland (UMD) in College Park die de bevindingen woensdag presenteerde, 10 januari op de bijeenkomst van de American Astronomical Society (AAS) in Washington. "Daarentegen, 41P is in slechts 60 dagen meer dan 10 keer zo snel afgedraaid, dus zowel de omvang als de snelheid van deze verandering is iets dat we nog nooit eerder hebben gezien."

De komeet draait elke 5,4 jaar om de zon, slechts ongeveer zo ver reizen als de planeet Jupiter, waarvan wordt gedacht dat de zwaartekracht het op zijn huidige pad heeft gevangen. Naar schatting minder dan 1,4 kilometer lang, 41P is een van de kleinste van de familie van kometen waarvan de banen worden gecontroleerd door Jupiter. Dit kleine formaat helpt verklaren hoe jets op het oppervlak van 41P zo'n dramatische spindown konden produceren.

Als een komeet de zon nadert, verhoogde verwarming zorgt ervoor dat het oppervlakte-ijs direct in een gas verandert, het produceren van jets die stofdeeltjes en ijzige korrels de ruimte in lanceren. Dit materiaal vormt een uitgebreide atmosfeer, een coma genoemd. Water in coma valt bij blootstelling aan ultraviolet zonlicht snel uiteen in waterstofatomen en hydroxylmoleculen. Omdat Swift's Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT) gevoelig is voor UV-licht uitgezonden door hydroxyl, het is bij uitstek geschikt om te meten hoe de activiteitsniveaus van kometen in de baan evolueren.

Op grond gebaseerde waarnemingen stelden begin maart 2017 de initiële rotatieperiode van de komeet vast op ongeveer 20 uur en ontdekten zijn vertraging later diezelfde maand. De komeet passeerde op 1 april 13,2 miljoen mijl (21,2 miljoen km) van de aarde en acht dagen later kwam hij het dichtst bij de zon. Swift's UVOT heeft de komeet van 7 tot 9 mei in beeld gebracht onthullende lichtvariaties geassocieerd met materiaal dat onlangs in de coma is uitgestoten. Deze langzame veranderingen gaven aan dat de rotatieperiode van 41P meer dan verdubbeld was, tussen 46 en 60 uur.

UVOT-gebaseerde schattingen van 41P's waterproductie, in combinatie met de kleine omvang van het lichaam, suggereren dat meer dan de helft van het oppervlak door zonlicht geactiveerde jets bevat. Dat is een veel grotere fractie van actief vastgoed dan op de meeste kometen, die typisch jets ondersteunen over slechts ongeveer 3 procent van hun oppervlakken.

"We vermoeden dat de jets van de actieve gebieden op een gunstige manier zijn georiënteerd om de koppels te produceren die de spin van 41P vertraagden, " zei Tony Farnham, een hoofdonderzoeker bij UMD. "Als de koppels bleven werken na de waarnemingen in mei, De rotatieperiode van 41P zou nu kunnen zijn vertraagd tot 100 uur of meer."

Zo'n langzame draai kan de rotatie van de komeet onstabiel maken, waardoor het begint te tuimelen zonder vaste rotatie-as. Dit zou een dramatische verandering teweegbrengen in de seizoensverwarming van de komeet. Bodewits en zijn collega's merken op dat achteruit extrapoleren suggereert dat de komeet in het verleden veel sneller ronddraaide, mogelijk snel genoeg om aardverschuivingen of gedeeltelijke fragmentatie te veroorzaken en vers ijs bloot te leggen. Sterke uitbarstingen van activiteit in 1973 en 2001 kunnen verband houden met de rotatieveranderingen van 41P.

Een minder extreme relatie tussen de vorm van een komeet, activiteit en spin werd eerder gezien door de Rosetta-missie van de European Space Agency, die in 2014 in een baan rond komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko kwam. De rotatie van de komeet versnelde met twee minuten toen hij de zon naderde, en vertraagde vervolgens met 20 minuten naarmate het verder weg bewoog. Net als bij 41P, wetenschappers denken dat deze veranderingen werden veroorzaakt door het samenspel tussen de vorm van de komeet en de locatie en activiteit van zijn jets.

Een paper waarin deze bevindingen worden beschreven, zal in het tijdschrift worden gepubliceerd Natuur op 11 jan.

NASA's Swift-ruimtevaartuig heeft 13 jaar lang een breed scala aan wetenschappelijk onderzoek uitgevoerd - het volgen van kometen, sterren bestuderen die exoplaneten herbergen, en het opvangen van uitbarstingen van supernova's, neutronensterren en zwarte gaten - en het blijft volledig operationeel. NASA kondigde tijdens de AAS-bijeenkomst aan dat de missie nu is hernoemd ter ere van Neil Gehrels, die hielp bij de ontwikkeling van Swift en tot zijn dood op 6 februari als hoofdonderzoeker diende, 2017.

Swift's snelle planningscapaciteit, plus een drietal telescopen die optische tot gammastralingsgolflengten bestrijken, blijft belangrijke bijdragen leveren in de studie van gammastraaluitbarstingen - de krachtigste explosies in het universum - terwijl ze een cruciale rol behouden bij het volgen van hoe astronomische objecten zo divers als kometen, sterren en sterrenstelsels veranderen in de loop van de tijd.

"De Neil Gehrels Swift Observatory is een naam die de huidige status van Swift als de eerste instantie voor snelle respons weerspiegelt, multigolflengte-opvolging van tijdvariabele bronnen, " zei Paul Hertz, directeur van de Astrofysica-divisie van NASA in het hoofdkantoor, Washington. "Met Snel, Neil hielp het tijdperk van de astronomie in het tijddomein in te luiden. Hij zou erg enthousiast zijn geweest over de ontdekking van vandaag."

"Swift gaat nog steeds sterk, en we blijven elke dag vier dringende 'target-of-opportunity'-waarnemingsverzoeken ontvangen van de bredere astronomische gemeenschap, " zei S. Bradley Cenko, die onlangs werd aangesteld als hoofdonderzoeker van de missie. "Neils leiderschap en visie blijven het project leiden, en we kunnen geen betere manier bedenken om deze erfenis te eren dan met de nieuwe naam."