Dezimetergroße Kometenbruchstücke als Schlüssel zum Verständnis der Kometenaktivität

• Antragstellerin: Professorin Dr. Jessica Agarwal
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 541767366

Das Ziel des Projekts DeCoDe ist es, die Emission von dezimetergroßen Bruchstücken durch den Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko zu untersuchen. Insbesondere sollen die Quellregionen solcher Bruchstücke identifiziert werden, die (Anfangs-)Geschwindigkeiten der Bruchstücke und die auf sie wirkenden Beschleunigungen, ihre Größenverteilung, und die zeitliche Entwicklung dieser Größen mit dem sich verändernden Sonnenstand. Im Verlauf der Rosetta-Mission, die 2014-2016 den Kometen 67P begleitete, wurden regelmäßig Bildaufnahmen solcher Bruchstücke gemacht, die aufgrund ihrer ausgedehnten Zeitdauer die Untersuchung der Bewegung und Herkunftsregion möglich machen. Entsprechende Analysen ausgewählter Bildsequenzen wurden bereits von zwei Doktoranden durchgeführt, einschließlich der dazu notwendigen, umfangreichen Softwareentwicklung. Im Rahmen von DeCoDe sollen diese Analysen auf den gesamten vorhandenen Datensatz ausgedehnt werden und dadurch eine globale Perspektive auf das Phänomen der Emission großer Bruchstücke eröffnet werden. Die bis zu metergroßen Bruchstücke bilden das große Ende einer Größenverteilung von refraktären Teilchen ("Staub"), die sich auf der anderen Seite bis zu Mikrometerskalen erstreckt. Mit großer Wahrscheinlichkeit enthalten große Bruchstücke den Hauptteil der Masse, die der Komet in den interplanetaren Raum abgibt, aber nur einen geringen Bruchteil der lichtstreuenden Querschnittsfläche, die mit erdgebundenen Teleskopen beobachtbar ist. Es bedarf daher Daten von einer Raumsonde vor Ort, um diese Bruchstücke zu untersuchen. Der Rosetta-Datensatz ist für diesen Zweck einzigartig. Für alle Bereiche der Staubgrößenverteilung existiert derzeit kein konsistentes Modell der thermophysikalischen Prozesse, die in den oberen Schichten der Kometenoberfläche ablaufen und zur Emission von Staubteilchen und größeren Bruchstücken führen. Ein Schlüsselproblem liegt darin, dass einerseits ausreichend Gasdruck zur Verfügung stehen muss, um Material der Deckschichten gegen die Kohäsionskraft auszulösen, andererseits aber das Material, unterhalb oder innerhalb dessen der Druck erzeugt werden soll, diesem Druck nicht zu starken Widerstand entgegensetzen darf. Zur Konstruktion eines in sich konsistenten Oberflächenmodells bedarf es möglichst detaillierter Informationen darüber, unter welchen Bedingungen welche Arten von Staub emittiert werden. DeCoDe soll diese Randbedingungen für die größten beobachteten Bruchstücke liefern. Kometenkerne sind im frühen Sonnensystem in der Region der äußeren Planeten entstanden und wurden anschließend in die Region jenseits des Neptuns gestreut, wo sie einen Großteil ihres ursprünglichen Gehalts an volatilen Stoffen und ihrer physischen Struktur erhalten haben. Die aus DeCoDe ableitbaren Erkenntnisse über die Struktur und Zusammensetzung von Kometenmaterial werden einen Meilenstein für unser Verständnis der Entstehung von Planetesimalen darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen