De atmosfeer van Rosetta's komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko is verre van homogeen. Naast plotselinge uitbarstingen van gas en stof, dagelijks terugkerende verschijnselen bij zonsopgang kunnen worden waargenomen. In deze, verdampend gas en meegesleept stof worden geconcentreerd om straalachtige structuren te vormen. Een nieuwe studie, geleid door het Max Planck Institute for Solar System Research (MPS) in Duitsland en gepubliceerd in het tijdschrift Natuurastronomie , identificeert nu de ruige, eend-vormige structuur van de komeet als de belangrijkste oorzaak van deze jets. Niet alleen collimeren concave gebieden gas- en stofemissies vergelijkbaar met een optische lens, de complexe topografie zorgt er ook voor dat sommige delen van het oppervlak meer zonlicht krijgen dan andere.

Ver van de zon, kometen zijn levenloos, ijskoude lichamen. Als ze verder gaan naar het binnenste zonnestelsel, ze worden actief:bevroren gassen zoals water verdampen en nemen stofdeeltjes mee van het oppervlak. Op deze manier de coma, een sluier van gas en stof, is gevormd. Al in beelden van eerdere kometenmissies zoals Giotto, die in 1986 langs komeet 1P/Halley vloog, duidelijke gas- en stofstralen waren zichtbaar in de coma. Ze reiken tot enkele kilometers de ruimte in. Voor wetenschappers, deze jets zijn de sleutel tot kometenactiviteit. Wanneer en waar komen ze voor? Welke processen aan de oppervlakte zijn erbij betrokken? En wat onthullen ze over de aard en samenstelling van de komeet?

Geen enkele missie heeft deze vragen zo gedetailleerd kunnen onderzoeken als de Rosetta-missie van ESA. Van augustus 2014 tot september 2016, het Rosetta-ruimtevaartuig cirkelde in een baan om komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko en was getuige van zijn transformatie van een bijna levenloos naar een gas- en stofspuwend lichaam van dichtbij. Meer dan 70 000 foto's gemaakt door het wetenschappelijke camerasysteem OSIRIS, die onder leiding van MPS is ontwikkeld en gebouwd, documenteer dit proces. Ze bevatten zowel eruptieve, plotselinge uitbarstingen van gas en stof, evenals jets die voor een langere tijd stabiel zijn. In hun meest recente publicatie, onderzoekers van het OSIRIS-team hebben nu onderzoek gedaan naar de activiteit die elke ochtend regelmatig plaatsvindt.

"Als de zon opkomt boven een deel van de komeet, het oppervlak langs de terminator wordt bijna onmiddellijk actief, " eerste auteur Dr. Xian Shi van MPS beschrijft. "De stralen van gas en stof, die we dan waarnemen in de coma, zijn zeer betrouwbaar:ze worden elke ochtend op dezelfde plaatsen en in een vergelijkbare vorm gevonden, " voegt ze eraan toe. Verantwoordelijk voor deze vroege ochtendactiviteit is de vorst, die zich 's nachts op het koude komeetoppervlak vormt. Zodra de zonnestralen het raken, het begint te verdampen.

"Uitbarstingen zijn vaak terug te voeren op een klein gebied op het oppervlak waar plotseling bevroren water wordt blootgesteld, bijvoorbeeld door een aardverschuiving, " legt dr. Holger Sierks van de MPS uit, OSIRIS hoofdonderzoeker. "In het geval van kometenactiviteit bij zonsopgang, dit is anders. De vorst wordt redelijk gelijkmatig over het hele oppervlak verdeeld." Maar waarom vormen de gas- en stofemissies dan jets? Waarom creëren ze geen volledig homogene wolk?

De nieuwe studie laat voor het eerst zien dat vooral de ongewone vorm en grillige topografie van de komeet verantwoordelijk zijn voor dit fenomeen. De onderzoekers analyseerden afbeeldingen op verschillende observatiegeometrieën van het Hapi-gebied op de "nek" van de komeet, het smalle deel dat de twee lobben verbindt. Bij computersimulaties ze waren in staat om deze beelden te reproduceren en zo de drijvende processen beter te begrijpen.

Vooral, twee effecten bleken doorslaggevend. Sommige regio's aan de oppervlakte bevinden zich op lagere hoogten of in de schaduw. De eerste zonnestralen bereiken hen later. In tegenstelling tot, de vorst verdampt bijzonder efficiënt uit de vroege en sterk verlichte gebieden. In aanvulling, kuilen en andere concave structuren concentreren vrijwel de gas- en stofemissies - net als een optische lens.

"De complexe vorm van Rosetta's komeet maakt veel onderzoek moeilijk. Maar voor deze studie was het een zegen", zegt Shi. Op een bolvormige of zelfs aardappelvormige komeet, deze structuren binnen de coma zijn misschien niet zo prominent aanwezig. Gas en stof zouden veel gelijkmatiger worden verdeeld.

In aanvulling, de nieuwe studie onderzoekt de invloed van de observatiegeometrie. "In principe, elke komeetcoma is een driedimensionale structuur, en elk shot ervan is slechts een projectie, Sierks zegt. "Onze beelden kunnen daarom gemakkelijk een verkeerde indruk geven." De dagelijks terugkerende jets zijn bijzonder geschikt om dit effect te analyseren, terwijl Rosetta lange tijd om de komeet draaide, meerdere keren vanuit verschillende hoeken naar de zonsopgang boven een bepaalde regio kijken.

Rosetta is een ruimtemissie van de European Space Agency (ESA), die zijn bestemming bereikte, komeet 67P/Churyumov-Gerasimenko, in augustus 2014 en draaide er meer dan twee jaar omheen. In november 2014 zette Rosetta een lander op de komeet in. The Max Planck Institute for Solar System Research is the research institution worldwide with the strongest participation in the mission. Among other things, the institute leads the OSIRIS and COSIMA teams.