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Oortsche Wolkenkometen können sich zu Tode drehen

Kometen aus der Tiefkühltruhe des Sonnensystems überleben ihre erste Begegnung mit der Sonne oft nicht. Jetzt glaubt ein Wissenschaftler zu wissen, warum: Die Sonnenwärme lässt einige der kosmischen Schneebälle so schnell rotieren, dass sie auseinanderfallen.

Dieser Vorschlag könnte dazu beitragen, ein jahrzehntealtes Rätsel darüber zu lösen, was viele „langperiodische“ Kometen zerstört, berichtet der Astronom David Jewitt in einer Studie, die am 8. August an arXiv.org übermittelt wurde. Langperiodische Kometen entstehen in der Oortschen Wolke, einer Kugel aus eisigen Objekten am Rand des Sonnensystems (SN: 18.08.08). Diejenigen, die ihre erste Reise um die Sonne überleben, kommen in der Regel nur alle 200 Jahre einmal an unserem Stern vorbei.

„Diese Dinger sind da draußen in der Oortschen Wolke stabil, wo nie etwas passiert. Wenn sie der Sonne entgegenkommen, heizen sie sich auf, die Hölle bricht los und sie fallen auseinander“, sagt Jewitt.

Der niederländische Astronom Jan Oort schlug 1950 erstmals die Oortsche Wolke als Kometenreservoir vor. Er erkannte, dass viele ihrer Kometen, die in die Nähe der Erde kamen, Erstbesucher und keine Rückkehrer waren. Irgendetwas zerstörte die Kometen, aber niemand wusste was.

Eine Möglichkeit war, dass die Kometen sterben, indem sie ihr gesamtes Wasser sublimieren, wenn sie sich der Hitze der Sonne nähern, bis nichts mehr übrig ist. Aber das passte nicht zu Beobachtungen von Kometen, die physisch in kleinere Stücke zu zerfallen schienen. Das Problem war, dass diese Trennungen schwer in Echtzeit zu beobachten sind.

„Die Zerfälle sind wirklich schwer zu beobachten, weil sie unvorhersehbar sind und schnell passieren“, sagt Jewitt.

Er stieß auf diese Schwierigkeit, als er versuchte, den Kometen Leonard zu beobachten, einen hellen Kometen, der im Winter 2021–2022 eine spektakuläre Show ablieferte. Jewitt hatte Zeit beantragt, um den Kometen im April und Juni 2022 mit dem Hubble-Weltraumteleskop zu beobachten. Doch im Februar war der Komet bereits zerfallen. „Das war ein Weckruf“, sagt Jewitt.

Also wandte sich Jewitt historischen Beobachtungen langperiodischer Kometen zu, die seit dem Jahr 2000 der Sonne nahe kamen. Er wählte diejenigen aus, deren Wasserdampfproduktion indirekt mit einem Instrument namens SWAN auf der NASA-Raumsonde SOHO gemessen wurde, um zu sehen, wie schnell die Kometen waren Masse verlieren. Er hat auch Kometen herausgesucht, deren von ihrer Umlaufbahn um die Sonne abweichende Bewegungen gemessen wurden. Diese Bewegungen sind das Ergebnis von Wasserdampfstrahlen, die den Kometen herumschieben, wie ein Sprühschlauch, der durch einen Garten flattert.

Damit blieben ihm 27 Kometen, von denen sieben ihre größte Annäherung an die Sonne nicht überlebten.

Jewitt erwartete, dass die aktivsten Kometen am schnellsten zerfallen würden, indem sie ihr gesamtes Wasser verpufften. Aber er fand das Gegenteil heraus: Es stellte sich heraus, dass die am wenigsten aktiven Kometen mit den kleinsten schmutzigen Schneeballkernen am stärksten gefährdet waren, auseinanderzufallen.

„Im Grunde führt ein kleiner Kern in der Nähe der Sonne zum Tod“, sagt Jewitt. „Die Frage ist, warum?“

Es war nicht so, dass die Kometen von der Schwerkraft der Sonne auseinandergerissen wurden – dafür kamen sie nicht nah genug heran. Und einfach zu sublimieren, bis sie pufften, wäre ein zu langsamer Tod gewesen, um den Beobachtungen zu entsprechen. Es ist auch unwahrscheinlich, dass die Kometen in den Weiten des Weltraums mit etwas anderem kollidieren und auf diese Weise auseinanderbrechen. Und ein früherer Vorschlag, dass sich im Inneren der Kometen Druck aufbaut, bis sie wie eine Handgranate explodieren, ergibt für Jewitt keinen Sinn. Die oberen paar Zentimeter des Materials von Kometen würden den größten Teil der Sonnenwärme absorbieren, sagt er, daher wäre es schwierig, das Zentrum des Kometen ausreichend zu erwärmen, damit dies funktioniert.

Die beste verbleibende Erklärung, sagt Jewitt, ist die Rotationstrennung. Wenn sich der Komet der Sonne nähert und sein Wasser sich genug erhitzt, um zu sublimieren, bilden sich Wasserdampfstrahlen und bringen den Kern dazu, sich wie ein Katharinenrad-Feuerwerk zu drehen. Kleinere Kerne lassen sich leichter herumschieben als größere, sodass sie sich leichter drehen.

„Es dreht sich immer schneller, bis es nicht mehr genug Zugkraft hat, um zusammenzuhalten“, sagt Jewitt. „Ich bin mir ziemlich sicher, dass das passiert.“

Diese tödliche Schleudergeschwindigkeit ist eigentlich ziemlich langsam. Eine Drehung mit etwa einem halben Meter pro Sekunde könnte für einen kilometergroßen Kometen Vorhänge bedeuten, rechnet er vor. „Du kannst schneller gehen.“

Aber Kometen sind zerbrechlich. Hält man sich einen faustgroßen Kometen vors Gesicht, würde ein Niesen ihn zerstören, sagt die Planetenastronomin Nalin Samarasinha vom Planetary Science Institute in Tucson, die nicht an der Studie beteiligt war.

Samarasinha findet Jewitts Vorschlag überzeugend. „Obwohl die Stichprobengröße klein ist, denke ich, dass etwas wirklich passiert.“ Aber auch andere Dinge könnten diese Kometen zerstören, sagt er, und Jewitt stimmt zu.

Samarasinha wartet auf weitere Kometenbeobachtungen, die kommen könnten, wenn das Vera-Rubin-Observatorium 2023 mit der Vermessung des Himmels beginnt. Jewitts Idee „ist etwas, das in ein oder zwei Jahrzehnten durch Beobachtung getestet werden kann“.

D. Jewitt. Zerstörung langperiodischer Kometen. arXiv:2208.04469. Eingereicht am 8. August 2022.

Autoren: Lisa Grossman von Sciencenews

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