Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, The Planetary Society.

Der am 21. September 2012 von den beiden Amateurastronomen Witali Njewski und Artjom Nowitschonok entdeckte Komet C/2012 S1 (ISON) nähert sich derzeit immer weiter dem inneren Bereich unseres Sonnensystems. Bereits im Mai 2013 hatte der Komet dabei eine Position am Himmel eingenommen, auf der er sich von der Erde aus betrachtet in der Nähe der Sonne befand, was eine erfolgreiche Überwachung durch erdgestützte Beobachter während der letzten Monate unmöglich machte.

Mittlerweile kann der Komet jedoch wieder von der Erde aus gesehen werden. Die ersten entsprechenden Aufnahmen gelangen dem US-amerikanischen Amateurastronomen Bruce Gary bereits am 12. August 2013, der den Kometen C/2012 S1 (ISON) an diesem Tag im Rahmen einer gezielten Suche mit einem Celestron-11-Teleskop – einem Teleskop mit einer Hauptspiegeldurchmesser von 28 Zentimetern – von seiner Hobbysternwarte aus „wiederentdeckte“. Auf den entsprechenden Aufnahmen ist der immer noch extrem lichtschwache Komet als ein Objekt mit einer Helligkeit von etwa 14 mag erkennbar, bei dem sich langsam ein Schweif ausbildet.

Auf seiner Umlaufbahn um die Sonne wird sich C/2012 S1 (ISON) dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems am 28. November 2013 bis auf eine Distanz von etwa 1,8 Millionen Kilometern annähern. Professionelle wie Amateurastronomen rechnen damit, dass der Komet dabei einen spektakulären Anblick am Himmel bieten wird. Es wird erwartet, dass der Komet von Anfang November 2013 bis Mitte Januar 2014 mit dem bloße Auge zu sehen ist, wobei er kurzzeitig sogar die Helligkeit des Vollmondes erreichen könnte. Unter besonders günstigen Umständen könnte der Komet dabei Ende November während des Tages sogar als sogenannter „Tageskomet“ als heller Fleck neben der Sonne erkennbar sein.

Eine Grundvoraussetzung für ein spektakuläres Himmelsereignis im Dezember und Januar ist allerdings, dass der Komet diese Sonnenpassage übersteht und nicht durch die dabei auf den Kometenkern einwirkenden enormen Gravitationskräfte zerrissen wird. Unabhängig davon sind Prognosen über die zukünftige Helligkeitsentwicklung von Kometen allerdings extrem schwierig und führen aufgrund des immer noch geringen Wissens über die Kometen im Allgemeinen und einzelne Kometen im Speziellen sowie über die verschiedenen Prozesse, welche zur Ausbildung einer Koma und eines Kometenschweifes führen, zu fehlerhaften Vorhersagen.

Auch um das bisherige Wissen zu erweitern wird der Komet C/2012 S1 (ISON) deshalb in den kommenden Monaten ein bevorzugtes Ziel der Astronomen darstellen. Neben diversen erdgebundenen Großteleskopen werden dabei auch verschiedene Weltraumteleskope und Raumsonden zum Einsatz kommen.

Geplante Aufnahmen aus der Umlaufbahn des Mars

Eine der hierzu einzusetzenden Raumsonden befindet sich gegenwärtig etwa 2,355 Astronomische Einheiten – dies entspricht rund 352 Millionen Kilometern – von der Erde entfernt in einer Umlaufbahn um den Mars. Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) soll den Kometen am 20. August 2013 mit einem der sechs an Bord dieses Marsorbiters mitgeführten Instrumente, der HiRISE-Kamera, abbilden.

Hierzu müssen die für die Steuerung des Orbiters verantwortlichen Mitarbeiter des in Pasadena/Kalifornien beheimateten Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA die Raumsonde jedoch zunächst entsprechend ausrichten. Der Orbiter befindet sich normalerweise in einer Orientierung im Raum, durch welche die verschiedenen Instrumente direkt auf die Marsoberfläche zeigen. Zwecks der erfolgreichen Beobachtung des Kometen muss der MRO so „gedreht“ werden, dass statt unseres Nachbarplaneten der Komet in das Aufnahmefeld der Kamera gerät. Außerdem muss berücksichtigt werden, dass die HiRISE-Kamera dazu ausgelegt ist, lediglich wenige 100 Kilometer entfernte Ziele in hoher Auflösung abzubilden. Der Komet ISON wird am 20. August jedoch fast 150 Millionen Kilometer von dem Marsorbiter entfernt sein.

Zu Beginn dieser Woche wurden am JPL verschiedene Simulationen durchgeführt, in deren Rahmen die verschiedenen für die Beobachtung notwendigen Steuerungssequenzen getestet wurden. Dabei wurden keine Fehler in den zuvor erstellten Kommando-Scripts entdeckt. Sofern es zu keinen kurzfristigen Änderungen in den Plänen kommt, wird die HiRISE-Kamera am 20. August ab 19.22 Uhr MESZ 13 Aufnahmen des Kometen anfertigen. Ab 21.00 Uhr MESZ soll der Orbiter dann wieder auf den Mars ausgerichtet werden und den reguläre Beobachtungsbetrieb der Marsoberfläche fortsetzen.

Bei diesen Beobachtungen handelt es sich allerdings nur um einen Testlauf. Aufgrund der großen Distanz zwischen dem Orbiter und dem Kometen werden die HiRISE-Aufnahmen über eine extrem geringe Auflösung verfügen, welche bei lediglich etwa 150 Kilometern pro Pixel liegen dürfte.

Anders wird sich die Situation dagegen am 2. Oktober 2013 gestalten. An diesem Tag wird sich der Komet C/2012 S1 (ISON) dem Mars bis auf eine Distanz von etwa 10,8 Millionen Kilometern annähern. Bereits einige Tage zuvor – am 29. September wird sich dem MRO die beste Sicht auf den Kometen bieten – sollen erneute Beobachtungen durchgeführt werden. Neben der HiRISE-Kamera wird dabei auch das CRISM-Spektrometer des Orbiters – ein mit 544 verschiedenen Spektralkanälen ausgestattetes Spektrometer zur Analyse von Mineralen auf der Marsoberfläche – Daten von ISON sammeln. Die dabei erwartete Auflösung der HiRISE-Kamera liegt bei etwa 10 Kilometern pro Pixel. Dies ist zwar zu wenig, um den etwa fünf Kilometer durchmessenden Kern des Kometen aufzulösen, reicht aber aus, um vermutlich spektakuläre und zudem wissenschaftlich relevante Aufnahmen von der Koma und dem Schweif anzufertigen.

Ebenfalls zur Beobachtung des Kometen sollen zudem die beiden derzeit aktiven Marsrover Opportunity und Curiosity eingesetzt werden. Auch die Hauptkameras dieser beiden ebenfalls von der NASA betriebenen Rover sollen Aufnahmen von ISON anfertigen. Etwas unklar ist dagegen bisher die Lage bei dem zweiten derzeit von der NASA betriebenen Marsorbiter, der Raumsonde Mars Odyssey. Sollte sich in den kommenden Wochen zeigen, dass der Komet ohne zusätzlichen Aufwand auch in deren Aufnahmebereich gerät, so sind Beobachtungen durch deren THEMIS-Spektrometer – auch dieses dient der Analyse von Mineralen auf dem Mars – vorgesehen. Ein spezielles Manöver, durch welches Mars Odyssey auf ISON ausgerichtet würde, ist dagegen aufgrund des fortgeschrittenen Alters dieses dienstältesten Marsorbiters nicht vorgesehen.

C/2012 S1 (ISON)
Der Komet C/2012 S1 (ISON) gehört zu den langperiodischen Kometen, welche sich auf extrem langgestreckten Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Er stammt somit sehr wahrscheinlich aus der Oortschen Wolke – einem Bereich des äußersten Sonnensystems, welcher vermutlich die Heimat von mehreren 100 Milliarden Kometen darstellt. Durch gravitative Störungen werden die Umlaufbahnen dieser Kometen gelegentlich verändert, wodurch einige von ihnen in das innere Sonnensystem abgelenkt werden können. Die dabei erreichten Umlaufperioden dieser Kometen können dann von einigen zehntausend Jahren bis hin zu mehreren Millionen Jahren betragen.

Die bisherigen Berechnungen der Umlaufbahn von C/2012 S1 (ISON) haben ergeben, dass der Komet sich jetzt – mehr als 4,5 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung – möglicherweise das erste Mal der Sonne nähert. Aus diesem Grund gehen die Kometenforscher davon aus, dass der Kern von C/2012 S1 (ISON) noch über seine ursprüngliche Oberflächenzusammensetzung verfügt, welche große Mengen an leichtflüchtigen Stoffen wie gefrorenes Kohlendioxid oder Wassereis enthalten dürfte.

Der Oktober 2014
Die jetzt bevorstehende dichte Passage von C/2012 S1 (ISON) am Mars ist allerdings nur das Vorspiel für ein noch „größeres“ Ereignis. Bereits im Oktober 2014 wird ein weiterer „Schweifstern“, der Komet C/2013 A1 (Siding Spring), unseren äußeren Nachbarplaneten in einer Entfernung von wahrscheinlich lediglich etwa 100.000 bis 130.000 Kilometern passieren (Raumfahrer.net berichtete). Dabei, so die aktuellen Prognosen, dürfte die HiRISE-Kamera eine maximale Auflösung von sogar etwa 100 Metern pro Pixel erreichen. Auch während dieser nächsten Kometenpassage am Mars sind zusätzliche Beobachtungen durch die dann aktiven Marsorbiter und -rover vorgesehen.

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Ein Beitrag von Michael Clormann. Quelle: NASA, JPL, Raumcon, University of Maryland.

Komet C/2012 S1, nach dem International Scientific Optical Network auch ISON genannt, wurde erst am 21. September 2012 von einem Team russischer und belarussischer Amateurastronomen mit einem bodengestützten Teleskop entdeckt. Zu diesem Zeitpunkt befand sich der Himmelskörper noch 6,29 Astronomische Einheiten (1 AE entspricht der Distanz Sonne-Erde) von der Sonne entfernt, und offenbarte sich erstmals durch die dann beginnende Ausbildung einer Koma und des charakteristischen Kometenschweifs.

Dies ist zurückzuführen auf den klassischen Aufbau von Kometen, die sowohl aus Staub, zum großen Teil aber eben auch aus Eis bestehen. Verschiedene ihrer gefrorenen Bestandteile, etwa Kohlenstoffdioxid, beginnen bereits bei sehr niedrigen Temperaturen in den gasförmigen Zustand zu sublimieren. Zusammen mit ihnen lösen sich erhebliche Mengen an Staub, die den Hauptteil des sichtbaren Schweifs bilden. Gegenwärtig, in gut 3 AE Sonnenentfernung, verliert der knapp 5 Kilometer durchmessende Komet ISON durch diesen Vorgang etwa 1.000 Tonnen Kohlenstoffdioxid und 54.000 Tonnen staubartiges Material pro Tag. In größerer Sonnennähe wird der Anteil ausgasenden Materials, dann vor allem auch Wassereis, beträchtlich steigen und die Leuchtkraft des Kometen erhöhen. Während er im Moment seiner Entdeckung mit einer scheinbaren Helligkeit von +18,8 mag äußerst lichtschwach erschien, wird ISON in entsprechender Nähe zum Zentrum des Sonnensystems mit dem bloßen Auge am Himmel sichtbar sein.

Nach einer ersten Untersuchung Ende letzten Jahres deutete sich schon an, dass ISON ein potentiell gleichermaßen wissenschaftlich aufschlussreiches, wie auch für Laien spektakuläres astronomisches Phänomen darstellt. Aus der Oort’schen Wolke stammend, befindet er sich seit etwa 10.000 Jahren auf seiner ersten und gleichzeitig letzten Reise in unsere Gefilde des Sonnensystems. Seine günstige Flugbahn lässt dabei auf neue Erkenntnisse über die Entstehung des Planetensystems aus einer protoplanetaren Scheibe vor etwa 4,5 Milliarden Jahren hoffen. Die Eis-Staub-Körper der Oort’schen Wolke, die sich in etwa 10.000 bis 100.000 AE Distanz sphärisch um das Zentrum des Sonnensystems bewegt, werden, ihrer „konservierten“ Zusammensetzung und Struktur wegen, als höchst aufschlussreich für diese frühe Periode der Formung der Planeten betrachtet.

Das US-amerikanische Infrarot-Weltraumteleskop Spitzer, seit 2009 im verlängerten Betrieb mit reduziertem Instrumentenarsenal, konnte Mitte Juni durch seine Aufnahmen diese Erwartungen an ISON nochmals bestätigen: Flugbahn und Eigenschaften des Kometen lassen eine gute wissenschaftliche Verwertbarkeit vermuten. Zuvor hatten etwa auch schon Daten der Teleskope Hubble und Swift, sowie der Kometensonde Deep Impact/EPOXI diese Hoffnung genährt.

Am 1. Oktober wird ISON zunächst den Mars in einer Entfernung von 0,072 AE relativ nah passieren, bevor er am 28. November das Perihel seiner Flugbahn erreicht. Nur 0,012 AE werden ihn dann noch vom Zentrum unseres Sterns trennen. Dies entspricht etwa 1,1 Millionen Kilometern Abstand zur Oberfläche der Sonne – weniger als der Durchmesser unseres Zentralgestirns! Die immense Strahlungsintensität und die intensiven Gezeitenkräfte könnten ISON nahe diesem Punkt zerbrechen lassen. Am zweiten Weihnachtsfeiertag schließlich wird der Komet, oder seine Bruchstücke, die größte Erdannäherung erreichen. Mit 0,429 AE, fast der halben Distanz Sonne-Erde, bleibt der Himmelskörper dabei jedoch auf erheblichem Abstand zu unserem Heimatplaneten und ermöglicht ungefährdete Beobachtung in den Monaten November und Dezember.

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, University of Maryland.

Die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Deep Impact hat am 17. und 18. Januar 2013 mit einer ihrer beiden für wissenschaftliche Untersuchungen bestimmten Kameras, dem Medium-Resolution Imager (MRI), den Kometen C/2012 S1 (ISON) abgebildet, wobei in einem Zeitraum von etwa 36 Stunden rund 150 Aufnahmen angefertigt wurden. Die Distanz zwischen der Raumsonde und dem Kometen betrug dabei etwa 793 Millionen Kilometer.

Obwohl sich der Komet zum Aufnahmezeitpunkt in einer Entfernung von über 763 Millionen Kilometern zur Sonne und somit noch außerhalb der Umlaufbahn des Planeten Jupiters befand ist auf den Aufnahmen erkennbar, dass C/2012 S1 (ISON) aktiv ist und bereits einen ausgeprägten Schweif aufweist, welcher über eine Länge von fast 65.000 Kilometern verfügt.

„Dies ist bereits der vierte Komet, bei dem wir [mit der Raumsonde Deep Impact] wissenschaftliche Beobachtungen durchgeführt haben und der am weitesten von der Erde entfernte Punkt, von dem wir jemals versucht haben, Daten von einem Kometen zu gewinnen“, so Tim Larson, der Projektmanager der Deep Impact-Mission am Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA in Pasadena/Kalifornien. „Die Entfernung schränkt dabei die Datenübertragungsrate erheblich ein. Es ist in etwa so, als würden wir wieder ein Intenet-Modem benutzen, nachdem wir zuvor DSL genutzt haben. Wir werden die wissenschaftlichen Beobachtungen und die Datenübertragung jedoch so koordinieren, dass wir eine maximale Ausbeute bei diesem spektakulären Kometen erreichen werden.“
Diese Beobachtungen sollen dazu genutzt werden, um Infrarotbilder und Lichtkurven des Kometen aufzuzeichnen. Aus diesen Daten wollen die Wissenschaftler der NASA unter anderem die Rotationsperiode des Kometenkerns ableiten.

Der Komet C/2012 S1 (ISON) gehört zu den langperiodischen Kometen, welche sich auf extrem langgestreckten Umlaufbahnen um die Sonne bewegen. Er stammt somit sehr wahrscheinlich aus der Oortschen Wolke – einem Bereich des äußersten Sonnensystems, welcher vermutlich die Heimat von mehreren 100 Milliarden Kometen darstellt. Durch gravitative Störungen werden die Umlaufbahnen dieser Kometen gelegentlich verändert, wodurch einige von ihnen in das innere Sonnensystem abgelenkt werden können. Die dabei erreichten Umlaufperioden dieser Kometen können dann von einigen zehntausend Jahren bis hin zu mehreren Millionen Jahren betragen.

Die bisherigen Berechnungen der Umlaufbahn von C/2012 S1 (ISON) haben ergeben, dass der Komet sich jetzt – mehr als 4,5 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung – möglicherweise das erste Mal der Sonne nähert. Aus diesem Grund gehen die Kometenforscher davon aus, dass der Kern von C/2012 S1 (ISON) noch über seine ursprüngliche Oberflächenzusammensetzung verfügt, welche große Mengen an leichtflüchtigen Stoffen wie gefrorenes Kohlendioxid oder Wassereis enthalten dürfte.

„Hier bietet sich uns eine seltene Gelegenheit um zu untersuchen, wie sich die seit der Entstehung unseres Sonnensystems unverändert in diesem Kometen gebundenen Gase und Staubpartikel während der Sonnenpassage und der damit verbundenen Erwärmung verändern und entwickeln werden“, so Tony Farnham von der University of Maryland/USA, einer der Mitarbeiter des wissenschaftlichen Teams der Deep Impact-Mission.

Der Komet wurde am 21. September 2012 von den beiden russischen Amateurastronomen Vitali Njewski und Artjom Nowitschonok auf Aufnahmen entdeckt, welche mit einem automatischen Durchmusterungsteleskop des International Scientific Optical Network (ISON) in der Nähe der Stadt Kislowodsk/Russland gewonnen wurden. Auf den Aufnahmen präsentierte sich der Komet als ein schwacher Nebelfleck im Sternbild Krebs, welcher eine scheinbare Helligkeit von lediglich 18,8 mag erreichte.

Bereits wenige Wochen später konnten verschiedene Astronomen bestätigen, dass der Komet eine Koma ausbildet (Raumfahrer.net berichtete). Derzeit ist der Komet etwa 600 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und erreicht mittlerweile eine Helligkeit von 15,8 mag.

Momentan gehen die Astronomen davon aus, dass der Komet den irdischen Betrachtern gegen Ende des Jahres 2013 ein eindrucksvollen Anblick liefern wird. Am 28. November wird sich C/2012 S1 (ISON) auf seiner Umlaufbahn der Sonne bis auf eine Distanz von lediglich 1,8 Millionen Kilometern nähern, was nur wenig mehr als dem Durchmesser der Sonne – dieser beträgt rund 1,4 Millionen Kilometer – entspricht. Dabei wird der überwiegend aus Eis und Staub bestehende Kern des Kometen extrem aufgeheizt. Diese dabei freigesetzten Kometenbestandteile bilden letztendlich die charakteristischen Schweife, welche Längen von bis zu mehrere Millionen Kilometern erreichen können.

Sollte der Komet die extreme Sonnenhitze überstehen, so könnte er nach dem Passieren des sonnennächsten Punktes im Dezember 2013 von der Erde aus am Nachthimmel eventuell sogar mit dem bloßen Auge gut zu beobachten sein. Optimistische Prognosen über den zukünftigen Helligkeitsverlauf lassen sogar die Möglichkeit zu, dass der Komet Ende Dezember 2013 auch während des Tages als ein sogenannter „Tageslichtkomet“ zu sehen sein wird. Es ist allerdings nicht auszuschließen, dass der Komet bereits vor dem Erreichen des sonnennächsten Punktes seiner Bahn wieder schwächer wird oder beim Passieren der Sonne sogar in mehrere Bruchstücke zerbricht.

Eine Gefahr für die Erde stellt C/2012 S1 (ISON) übrigens nicht dar. Beim Passieren des erdnächsten Punktes auf seiner Umlaufbahn wird der Komet am 26. Dezember 2013 immer noch rund 60 Millionen Kilometer von der Erde entfernt sein.

Aus den Beobachtungen von C/2012 S1 (ISON) durch die Raumsonde Deep Impact haben die an der Mission beteiligten Wissenschaftler ein kurzes Video erstellt, welches von der interessierten Öffentlichkeit auf der Webseite des Jet Propulsion Laboratory betrachtet werden kann. Hier ist zu sehen, wie sich der Komet vor dem Sternenhimmel bewegt.

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• Kometen

Der Beitrag Deep Impact fotografiert den Kometen ISON erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Günther Glatzel. Quelle: Associatione Friulana di Astronomia i Meteorologia.

Demnach findet sich ein Maximum des durch Staubpartikel reflektierten Sonnenlichts bei etwas unter 8.000 Kilometern Abstand vom Kernzentrum. Dies konnte bei verschiedenen Messungen am Majdanak-Observatorium (1.500/12.000) in Usbekistan sowie mit dem Faulkes Telescope North auf Hawaii (2.000/20.000 RC) festgestellt werden.
Der Komet C/2012 S1 (ISON) war am 21. September aus Daten eines automatischen Durchmusterungsteleskops entdeckt und seine Flugbahndaten bestimmt worden. Er wird sich im November 2013 der Sonne bis auf eine vergleichsweise geringe Distanz um 2 Millionen Kilometer nähern. Dabei wird er einen großen und hellen Schweif entwickeln, der unter Umständen sogar am Tage zu sehen sein könnte.

Derzeit ist der Komet allerdings noch mehr als 6 Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt und bildet offenbar gerade eine Koma aus. Diese besitzt im Augenblick eine Helligkeit von 17,7 mag und hat von der Erde aus gesehen etwa eine Größe von 6 mal 9 Bogensekunden.

In der Vergangenheit gab es immer wieder helle Kometen. Zuletzt erfreuten Hyakutake (Helligkeitsmaximum im März 1996) und Hale-Bopp (April 1997) Astronomen und die interessierte Öffentlichkeit. Spektakulär waren auch die Armada von Raumsonden, die in den 1980er Jahren den Halleyschen Kometen ansteuerte und der Einschlag der Bruchstücke von Shoemaker-Levy 9 auf dem Jupiter im Jahre 1994.

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• Kometenthema ab 25. September 2012

Der Beitrag Koma von C/2012 S1 unter Beobachtung erschien zuerst auf Raumfahrer.net.