Ingenieurs en wetenschappers verzamelden zich rond een scherm in een operatiekamer van het Naval Research Laboratory in Washington, gelijkstroom, enthousiast om hun ogen te richten op de eerste gegevens van NASA's STEREO-ruimtevaartuig. Het was januari 2007, en de dubbele STEREO-satellieten - een afkorting van Solar and Terrestrial Relations Observatory - die slechts enkele maanden eerder was gelanceerd, voor het eerst de ogen van hun instrumenten openden. Als eerste:STEREO-B. Het scherm knipperde, maar in plaats van het enorme sterrenveld dat ze verwachtten, een parelwitte, vederlichte vlek - als een engelenvleugel - vulde het frame. Een paar paniekerige minuten, NRL-astrofysicus Karl Battams vreesde dat er iets mis was met de telescoop. Vervolgens, hij besefte dat dit heldere object geen defect was, maar een verschijning, en dit waren de eerste satellietbeelden van komeet McNaught. Later die dag, STEREO-A zou vergelijkbare waarnemingen opleveren.

Komeet C/2006 P1—ook bekend als komeet McNaught, genoemd naar astronoom Robert McNaught, die het in augustus 2006 ontdekte - was een van de helderste kometen die in de afgelopen 50 jaar vanaf de aarde zichtbaar waren. Gedurende januari 2007, de komeet waaierde langs de hemel van het zuidelijk halfrond, zo helder dat het zelfs overdag met het blote oog zichtbaar was. McNaught behoort tot een zeldzame groep kometen, genaamd de Grote Kometen en bekend om hun uitzonderlijke helderheid. McNaught nog verder onderscheiden van zijn collega's, echter, was zijn zeer gestructureerde staart, samengesteld uit vele verschillende stofbanden genaamd striae, of strepen, die zich meer dan 100 miljoen mijl achter de komeet uitstrekte, langer is dan de afstand tussen de aarde en de zon. Een maand later, in februari 2007, een ESA (European Space Agency) en NASA-ruimtevaartuig genaamd Ulysses zouden de lange staart van de komeet tegenkomen.

"McNaught was een enorme deal toen het kwam omdat het zo belachelijk helder en mooi in de lucht was, ' zei Battams. 'Het had van die striae - stoffige vingers die zich uitstrekten over een enorme uitgestrektheid van de lucht. structureel, het is een van de mooiste kometen die we in decennia hebben gezien."

Hoe precies de staart op deze manier brak, wetenschappers wisten het niet. Het deed denken aan berichten over een andere legendarische komeet van lang geleden:de Grote Komeet van 1744, waarvan werd gezegd dat het dramatisch in zes staarten over de horizon was uitgewaaierd, een fenomeen dat astronomen toen niet konden verklaren. Door het mysterie van McNaughts staart te ontrafelen, wetenschappers hoopten iets nieuws te leren over de aard van kometen - en twee kosmische mysteries in één op te lossen.

Een belangrijk verschil tussen het bestuderen van kometen in 1744 en 2007 is, natuurlijk, ons vermogen om dit vanuit de ruimte te doen. Naast de toevallige waarneming van STEREO, een andere missie, ESA/NASA's SOHO - de Solar and Heliospheric Observatory - deed regelmatig waarnemingen terwijl McNaught langs de zon vloog. Onderzoekers hoopten dat deze afbeeldingen hun antwoorden zouden bevatten.

Nutsvoorzieningen, jaren later, Oliver Prijs, een planetaire wetenschap Ph.D. student aan het Mullard Space Science Laboratory van University College London in het Verenigd Koninkrijk, heeft een nieuwe beeldverwerkingstechniek ontwikkeld om de schat aan gegevens te ontginnen. De bevindingen van Price - samengevat in een onlangs gepubliceerde Icarus papier - bied de eerste waarnemingen van de vorming van strepen, en een onverwachte onthulling over het effect van de zon op komeetstof.

Kometen zijn kosmische kruimels van bevroren gas, gesteente en stof dat overblijft na de vorming van ons zonnestelsel 4,6 miljard jaar geleden - en dus kunnen ze belangrijke aanwijzingen bevatten over de vroege geschiedenis van ons zonnestelsel. Die aanwijzingen zijn ontgrendeld, als uit een tijdcapsule, elke keer dat de elliptische baan van een komeet hem dicht bij de zon brengt. Intense hitte verdampt de bevroren gassen en laat het stof binnen vrij, die achter de komeet stroomt, vormen twee verschillende staarten:een ionenstaart gedragen door de zonnewind - de constante stroom van geladen deeltjes van de zon - en een stofstaart.

Begrijpen hoe stof zich in de staart gedraagt ​​- hoe het fragmenteert en samenklontert - kan wetenschappers veel leren over soortgelijke processen die stof tot asteroïden hebben gevormd, manen en zelfs planeten al die miljarden jaren geleden. Verschijnen als een van de grootste en meest structureel complexe kometen in de recente geschiedenis, McNaught was een bijzonder goed onderwerp voor dit soort onderzoek. Zijn helderheid en hoge stofproductie maakten het veel gemakkelijker om de evolutie van fijne structuren in zijn stofstaart op te lossen.

Price begon zijn studie en concentreerde zich op iets dat de wetenschappers niet konden verklaren. "Mijn supervisor en ik zagen vreemde gebeurtenissen in de beelden van deze strepen, een verstoring in de verder strakke lijnen, " zei hij. "Ik ging op zoek naar wat er gebeurd zou kunnen zijn om dit vreemde effect te creëren."

De spleet leek zich bij de heliosferische stroomplaat te bevinden, een grens waar de magnetische oriëntatie, of polariteit, van de geëlektrificeerde zonnewind verandert van richting. Dit verbaasde wetenschappers, want hoewel ze al lang weten dat de ionenstaart van een komeet wordt beïnvloed door de zonnewind, ze hadden de zonnewind nog nooit eerder op stofstaarten gezien.

Stof in de staart van McNaught - ongeveer zo groot als sigarettenrook - is te zwaar, dachten de wetenschappers, voor de zonnewind om rond te duwen. Anderzijds, een minuscule ionenstaart, elektrisch geladen ionen en elektronen varen gemakkelijk mee met de zonnewind. Maar het was moeilijk om precies te zeggen wat er met McNaughts stof aan de hand was, en waar, want bij ongeveer 60 mijl per seconde, de komeet reisde snel in en uit het zicht van STEREO en SOHO.

"We hebben echt goede datasets met deze komeet, maar ze waren van verschillende camera's op verschillende ruimtevaartuigen, die zich allemaal op verschillende plaatsen bevinden, "Zei Price. "Ik was op zoek naar een manier om alles bij elkaar te brengen om een ​​compleet beeld te krijgen van wat er in de staart gebeurt."

Zijn oplossing was een nieuwe beeldverwerkingstechniek die alle gegevens van verschillende ruimtevaartuigen verzamelt met behulp van een simulatie van de staart, waar de locatie van elk klein stofje in kaart wordt gebracht door zonnecondities en fysieke kenmerken zoals de grootte en leeftijd, of hoe lang het geleden was dat het van het hoofd was gevlogen, of coma, van de komeet. Het eindresultaat is wat Price een tijdelijke kaart noemde, die de informatie van alle foto's die op een bepaald moment zijn gemaakt in lagen legt, waardoor hij de bewegingen van het stof kan volgen.

De tijdelijke kaarten betekenden dat Price de strepen in de loop van de tijd kon zien. Zijn video's, die een periode van twee weken beslaan, zijn de eersten die de vorming en evolutie van deze structuren volgen, laat zien hoe stoffragmenten van de komeetkop vallen en in lange strepen uiteenvallen.

Maar de onderzoekers waren het meest enthousiast toen ze ontdekten dat de kaarten van Price het gemakkelijker maakten om het vreemde effect te verklaren dat hun aandacht op de gegevens vestigde. Inderdaad, de huidige plaat was de boosdoener achter de verstoringen in de stofstaart, het opbreken van elke streep is glad, duidelijke lijnen. Gedurende de twee dagen die de komeet over de volledige lengte nodig had om het huidige blad te doorkruisen, telkens wanneer stof de veranderende magnetische omstandigheden daar ontmoette, het werd uit positie geschud, alsof je een kosmische verkeersdrempel oversteekt.

"Het is alsof de veren van de streep gegolfd zijn wanneer hij het huidige laken kruist, Planetaire wetenschapper Geraint Jones van University College London zei. "Als je je een vleugel met veel veren voorstelt, als de vleugel het blad kruist, lichtere uiteinden van de veren vervormen. Voor ons, dit is een sterk bewijs dat het stof elektrisch geladen is, en dat de zonnewind de beweging van dat stof beïnvloedt."

Wetenschappers weten al lang dat de zonnewind geladen stof beïnvloedt; missies zoals Galileo Cassini, en Ulysses zag hoe het elektrisch geladen stof door de ruimte bij Jupiter en Saturnus bewoog. Maar het was een verrassing voor hen om te zien dat de zonnewind grotere stofkorrels aantast zoals die in de staart van McNaught - ongeveer 100 keer groter dan het stof dat rond Jupiter en Saturnus wordt uitgestoten - omdat ze zo veel zwaarder zijn voor de zonnewind om te duwen in de omgeving van.

Met deze studie, wetenschappers krijgen nieuwe inzichten in lang gekoesterde mysteries. Het werk werpt licht op de aard van gestreepte kometenstaarten uit het verleden en biedt een cruciale lens voor het bestuderen van andere kometen in de toekomst. Maar het opent ook een nieuwe vraagstelling:welke rol speelde de zon in de vorming en vroege geschiedenis van ons zonnestelsel?

"Nu we zien dat de zonnewind de positie van stofkorrels in de staart van McNaught heeft veranderd, kunnen we ons afvragen:zou het zo kunnen zijn dat in het begin van de geschiedenis van het zonnestelsel, de zonnewind speelde ook een rol bij het organiseren van oud stof?" zei Jones.