daß die mittlere Dichte des Kerns von Tempel 1 nur rund 0.6 Gramm pro Kubikzentimeter
beträgt, was für einen sehr porösen und zerbrechlichen Körper spricht, den an der
Einschlagstelle zu zertrümmern dem Projektil keinerlei Mühe machte,
daß der Kern offenbar über keine nennenswerte Kruste verfügt, was bereits eine der
potenziell bedeutendsten Entdeckungen gilt (und eine ziemlich bedenkliche Nachricht für
den Lander Philae
der ESA-Kometenmission Rosetta sein könnte), und
daß die Oberfläche des Kerns - die wie Halleys eine Albedo von rund 4% hat - auch
keinerlei (größere) freiliegende Eisflächen besitzt, sondern alles Wassereis im Inneren sitzt.
Und zwar angereichert mit organischen Verbindungen, die nach dem Impakt für kurze Zeit in
der Koma verstärkt auftauchten.
Die wichtigsten neuen Details zum Ablauf der Mission und den unmittelbaren Folgen für den Kometen:
Der Impaktor wurde kurz vor dem Kern von vier Staubteilchen getroffen, drei hatten 1 bis
10 Milligramm, das vierte, das drei Sekunden vor dem Impakt einschlug, sogar 1/10 bis 1 Gramm -
einen Detektor gab es nicht, aber die plötzlichen Verschiebungen des Gesichtsfeldes der
Impaktor-Kamera sind nur so zu erklären.
Der Impakt erfolgte unter einem Winkel von 20 bis 35 Grad gegen die Horizontale, so daß
es eine große waagerechte Komponente der Bewegung gab: Das war genau so gewollt, damit das
Projektil nicht zu schnell im Kerninneren verschwindet.
Aus in erster Linie den Aufnahmen der beiden Kameras auf dem Flyby Spacecraft läßt sich
auf drei Phasen des Impakts schließen:
Zuerst gab es einen thermischen Blitz, der aber verglichen mit entsprechend skalierten
Laborversuchen viel schwächer ausfiel - das deutet einerseits auf die Porösität des Kernmaterials
hin und andererseits auf eine Explosion etwas unter der Oberfläche, die viel Licht absorbierte.
Dann schoß eine rund 3500° heiße Fontäne aus geschmolzenen Silikaten aus dem
frischen Loch im Kern, mit einer Masse von vielleicht 4 Tonnen (dem Zehnfachen der Masse des
Impaktors): Sie hatte eine Geschwindigkeit von 5 bis 8 km/s und verschwand gleich wieder.
Und ihr folgte schließlich viel langsamer die große - und ebenfalls optisch dicke -
Ejektawolke, deren strahlenartige Strukturen auf den Bildern der hochauflösenden
Kamera übrigens keine Artefakte sind: Das Scharfrechnen klappt einwandfrei, und man
sieht tatsächlich die Flugbahnen größerer Staubpakete.
Den thermischen Blitz hat mindestens eine Sternwarte, das UKIRT auf Hawaii, mit einer
Hochgeschwindigkeits-Videokamera gesehen, denn erst nach einigen Sekunden
Dunkelheit danach steigt die Helligkeit der inneren Koma erneut und dann kontinuierlich an, was
auf die Ejektawolke zurückgeht. Die meisten Bestandteile dieser Wolke wurden nur recht sanft
beschleunigt und dabei vermutlich kaum verändert.
Nach dem Impakt bildete sich ein "schwerkraft-kontrollierter" Krater: Das heißt, daß die
kinetische Energie des Impakts ganz in das mechanische Ausheben des Kraters fließt, wobei die
ersten Ejekta schnell und die späteren langsam wegbeschleunigt werden - es entsteht eine
pilzförmige Ejektawolke, die mit dem Kern verbunden bleibt und unter dessen Schwerkraft auch
wieder kollabiert.
Aus der Mechanik des Ejektafluges konnte die Masse und damit auch die Dichte des Kerns
abgeleitet werden (was derart direkt noch nie bei einem Kometen möglich war): Sie beträgt
0.62 (+0.47/-0.33) g/cm3, bei einem Kern von ungefähr 7.6 x 4.9 km Größe. (Der
effektive Durchmesser liegt bei 6.0±0.2 km, genau wie erwartet; das Achsenverhältnis
ist aber viiiel geringer als die 1:3.2, die früher aus der Lichtkurve des Kerns geschlossen
worden waren.)
Die Ejektawolke verdeckte den Krater so effektiv, daß alle Bemühungen, ihn per
Bildverarbeitung herauszukitzeln, noch immer kein glaubwürdiges Ergebnis produziert haben.
Die beste Abschätzung ist 102.0±0.3 Meter.
Insgesamt wurden 10 bis 20'000 Tonnen Material aus dem Kometen geschleudert, davon
3000 bis 6000 Tonnen Staub - diese Zahlen sind durch eine ganze Reihe Techniken abgesichert.
Von dem Staub fielen ungefähr 80% wieder auf den Kern zurück, während sich der Rest ebenso
wie schnelleres Gas in die Koma davonmachten.
Zahlreiche Telekope im Weltraum und auf der Erde - bis hin zu dem eigentlich für britische
Schüler gebauten ersten Faulkes-Teleskop auf Hawaii, bei dem sich
irische Astronomen kurzerhand Beobachtungszeit gekauft hatten - verfolgten nun, was alles
in die Koma gelangt war und wie es sich mit der Zeit veränderte:
Die Helligkeit der inneren Koma stieg für die meisten Instrumente - abhängig von der
Größe der Meßblende bzw. der Winkelauflösung - viele Minuten lang mehr oder weniger gleichmäßig an.
Viele Beobachter sahen aber, wie sich mehrmals die Geschwindigkeit des Helligkeitsanstiegs
veränderte: Das könnte mit bestimmten Phasen der Kraterbildung zusammenhängen.
Von der Größe der Blende bzw. der Breite des Spektrographenspaltes hing es auch stark ab,
wann welche Emissions- oder Absorptionslinien kamen und gingen: Auf jeden Fall war die
Gaskomponente in den Ejekta mit anfangs einigen Kilometern pro Sekunde wesentlich schneller als
der Staub, der sich mit 200 bis 300 m/s ausbreitete (wobei die schnellsten Teilchen 400 m/s erreichten,
die schwersten unter 10 m/s).
Besonders reizvoll waren die Veränderungen in der Chemie der inneren Koma, die besonders
gut das Spitzer
Space Telescope aber auch der kleine IR-Spektrograph auf dem Flyby Spacecraft verfolgen
konnten: Neue organische Verbindungen tauchten auf, aber mit einer gewissen Zeitverzögerung, d.h.
sie kamen aus einiger Tiefe.
Das kann man auf einen schalenartigen Aufbau des Kometenkerns zurückführen, bei dem die spannenderen
Bestandteile weiter drinnen stecken: Sind es die erhofften weitgehend unveränderten Urbestandteile
der Kometen (wie auch des Sonnensystems)?
Die Wärmeleitfähigkeit der Außenzone des Kerns von Tempel 1 (deren Helligkeit auf der
ganzen Oberfläche nur um einen Faktor 2 variiert) scheint jedenfalls sehr gering
zu sein: Die regelmäßige Sonnenwärme im Perihel dringt vermutlich nicht tief ein. Solcherlei
Erkenntnisse verdanken wir insbesondere Wärmekarten der Kernoberfläche die das IR-Spektrometer
von Deep Impact aufnahm, und die
eine maximale Temperatur von 329±8 Kelvin zeigten und ein Minimum bei etwa 260 K - aber
nirgends werden Werte von weniger als 200 K angezeigt, die man bei freiliegendem Wassereis
oder anderen flüchtigen Substanzen erwarten müßte. (Erst nach dem Impakt wurde im IR die
Spektralsignatur von aus dem Inneren herausgehobenem Wassereis gesichtet.) Selbst ein im
Visuellen besonders heller Fleck auf dem Kern
ist nicht kälter als die finstere Umgebung.
Wo Tempel 1 mithin seine Gase und seinen Staub absondert, die die normale Koma bilden, ist
damit nicht erkennbar - oder auch, wo es mindestens sechsmal in den Wochen vor dem Impakt
natürliche kurze Ausbrüche gab. Mit der 1.7-tägigen Rotation des Kerns (die v.a. eine Lichtkurve
des HST sehr deutlich zeigt) hingen ihre Zeitpunkte nicht klar zusammen.
Die in den Einträgen 35 und 40 beschriebene 4- oder
8-tägige Variation der Kometenaktivität (zu der die Daten der Ausbrüche besser passen würden)
wurde übrigens auf der Tagung von niemand berichtet, und sie löste bei den Experten einige
Verwunderung aus. Jeder hatte bisher praktisch nur Zeit gehabt, sich um die eigenen Daten
zu kümmern ...
Die auffälligen runden Erhebungen auf der Kernoberfläche werden inzwischen allgemein
als Einschlagskrater gedeutet - die ersten, die man auf einem Kometenkern gesichtet hat, denn
auch die Gruben auf dem Kern von Wild 2 sehen nicht so aus. Die Größenverteilung der
Tempel-Krater würde auch zu Impakten passen.
Als erste den Impakt gesehen hatten offenbar Astronomen mit einem integrierten
optischen Teleskop auf dem UKIRT, einem IR-Teleskop auf dem Maua Kea - darüber
berichtet haben sie
allerdings erst zwei Tage später, obwohl die Beobachtung sofort and die Zentrale für
erdgebundene Beobachtungen in Hawaii weitergegeben worden war. Ob sie von dort gleich
weiter an's JPL ging, ist nicht klar: Dort wurde jedenfalls weder bei der Liveübertragung
noch später auf den Pressekonferenzen öffentlich darauf Bezug genommen, und gejubelt worden
war auch erst, als das Flyby Spacecraft Bilder der Ejekta lieferte. Auch mit dem
Subaru-Teleskop und einer HDTV-Kamera
scheint man den Blitz erwischt zu haben.
Die Röntgenstrahlung von Tempel 1 steigt jeden Tag seit dem Impakt, berichten
Beobachter mit dem Satelliten Swift:
Die meiste Strahlung kommt von dem freigeschlagenen Material, das sich seither in der Koma
ausdehnt, und aus der Intensität wird sich vermutlich recht gut die Gesamtmenge - und damit die
Tiefe des Impakts selbst - bestimmen lassen. Mehrere zehntausend Tonnen werden es nach einer
allerersten Abschätzung gewesen sein.
Der Impakt setzte überwiegend eine Menge Staub frei aber wenig interessantes Gas:
Das schließen wiederum Beobachter mit dem Sub-mm
Array wie auch dem Satelliten SWAS aus der Radiostrahlung, die seither empfangen wurde - oder
auch nicht. "Die optimistischeren Voraussagen für die Freisetzung von Wasser haben sich - bisher -
nicht erfüllt," konstatiert ein Forscher - und eine Schlußfolgerung könnte sein, daß es unter der
Kruste eines Kometenkerns nur wenig Eis aus flüchtigen Gasen gibt, die nur auf ihre Befreiung warten.
Der äußerst trübe Anblick des
Kometen auch nach dem Impakt
paßt da ins Bild ...
"Neue" Bilder von Deep Impact: die Ejektawolke im Gegenlicht
in Falschfarben und
eine weitere Nahaufnahme durch den
Impaktor - die Verarbeitung der Bildsequenz durch Jost Jahn
ist übrigens schon weit fortgeschritten. Bei der ESO verfolgt
man derweil, wie sich die Ejektawolke immer mehr ausdünnt; eine neue Jetquelle ist nicht entstanden:
FORS2-Aufnahmen vom 4. und 7. Juli im Vergleich.
Außerdem IR-Spektren vor & nach dem Impakt
sowie ein Wrapup von Gemini
und Rohdaten von Keck.
Bei den Bildern anderer Profi-Sternwarten
tut sich allmählich auch was: V.a. aus La Palma
gibt's ein interessantes Differenzbild der inneren Koma. Und
Lovejoy hat den Kometen vor & nach dem
Impakt in ein Bild komponiert. [9. Juli 2005, 14:45 MESZ]