OSIRIS beobachtet Aufwachen einer Staubfontäne

Innerhalb weniger Minuten entsteht eine Staubfontäne an der Oberfläche des Rosetta-Kometen. Das Kamerasystem OSIRIS konnte diesen Moment erstmals miterleben.

Manchmal hängt alles davon ab, zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort zu sein. Oder -  wie im Fall der ESA-Raumsonde Rosetta - zum exakt richtigen Zeitpunkt die Augen zu öffnen. Mitte März konnte OSIRIS, das wissenschaftliche Kamerasystem an Bord der Raumsonde, den flüchtigen Momentan einfangen, in dem am Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko eine neue Staubfontäne zum Leben erwacht. Die entsprechenden Aufnahmen werten Forscher des OSIRIS-Teams nun aus.  

In den vergangenen Wochen hat die Aktivität des Rosetta-Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko stetig zugenommen. Je wärmer der Kometenkern auf seiner Reise in Richtung Sonne wird, umso mehr gefrorenes Gas verdunstet von seiner Oberfläche und reißt Staubteilchen mit sich. Mittlerweile hüllt sich der Kern in eine dichte Koma aus Staub und Gas; auf der Tagseite des Kometen strömen ständig Staubfontänen ins All.

Die beiden Aufnahmen, die heute veröffentlicht wurden, zeigen zum ersten Mal das Entstehen einer solchen Fontäne. Sie wurden am 12. März dieses Jahres aus einer Entfernung von 75 Kilometern aufgenommen. In der ersten Aufnahme von 7.13 Uhr umrahmen mehrere Staubfontänen strahlenartig die obere, von der Sonne beleuchtete Kometenseite. Die dunkle Unterseite zeigt keinerlei solche Strukturen. Zwei Minuten später hat sich das Bild geändert: Ein Fontäne, aufgefächert in eine deutlich erkennbare Feinstruktur, ist an der Unterseite entstanden.

„Dies war ein absoluter Zufallsfund“, freut sich Holger Sierks vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen, Leiter des OSIRIS Teams. „Noch niemals zuvor ist jemand Zeuge davon geworden, wie eine Staubfontäne erwacht. Es ist unmöglich, eine solche Aufnahme zu planen.“

Aus den Aufnahmen konnten die Forscher die Geschwindigkeit, mit der die Staubteilchen ins All fliegen, auf mindestens acht Meter pro Sekunde bestimmen. Dafür verfolgten die Wissenschaftler Helligkeitsschwankungen in der Fontäne. Messungen mit Rosettas GIADA-Instrument hatten zuvor ähnliche Geschwindigkeiten für Staubteilchen ergeben.

Erstaunlicherweise nimmt die neugeborene Staubfontäne ihren Ursprung an der verschatteten Unterseite des Kometen nahe der Mitte der Imhotep Region. Bisher hatten Forscher Kometenaktivität nur auf der Tagseite von 67P beobachtet. „In diesen Aufnahmen sehen wir die Imhotep Region kurz vorm Morgengrauen“, erklärt OSIRIS-Wissenschaftler Jean-Baptiste Vincent vom MPS. „Es ist möglich, dass die ersten Sonnenstrahlen dort bereits auf einige Klippen oder Vorsprünge treffen, die Rosetta von ihrem Blickwinkel nicht sehen kann.“

Auslöser der Staubfontäne könnte aber auch eine andere, explosivere Art der Kometenaktivität sein. Eine Hitzewelle könnte gefrorene Gase erreicht haben, die unter der Oberfläche des Körpers verborgen sind. Beide Modelle der Aktivität können die Forscher nun anhand der neuen Aufnahmen testen.

Nach 7.17 Uhr konnte OSIRIS die neu entstandene Staubfontäne nicht weiter beobachten. Die Region Imhotep war schon bald voll beleuchtet; einzelne Staubfontänen ließen sich in der überbelichteten Koma nicht mehr ausmachen. Es ist deshalb unklar, ob Rosetta die Geburtsstunde eines kontinuierlichen Fontäne miterlebt hat oder einen kurzzeitigen Ausbruch. 

„Normalerweise sind die Staubfontänen von 67P recht langlebig“, sagt Vincent, der die Aktivität des Kometen in den vergangenen Monaten verfolgt und untersucht hat. „Die meisten von ihnen sind eine halbe Komentenumdrehung lang zu sehen, bis ihre Ursprungsregion die Nachtseite erreicht. In der nächsten Umdrehung tauchen sie dann wieder auf“, fügt er hinzu. Die Wissenschaftler glauben dennoch, dass auch eruptive Ausbrüche auftreten können. Einer von ihnen könnte die ersten Anzeichen einer Kometenkoma am 30. April 2014 erzeugt haben. Zu diesem Zeitpunkt erstreckte sich die Koma über 1800 Kilometer – und verschwand nach einigen Wochen wieder.

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).