Das deutsche Deep Impact Weblog

[42] Zahllose Vorträge und Poster zu Deep Impact sowie eine hektische Pressekonferenz konnten gestern auf der DPS-Tagung in Cambridge besucht werden - und während es zahlreiche faszinierende Beobachtungen gibt (inklusive spektakulärer und bisher unveröffentlichter Filme des Flyby Spacecraft), so ist die Auswertung zwei Monate nach dem Ereignis bei vielen Gruppen noch nicht recht vorangekommen. Und von verlässlichen fundamentalen Einsichten in das Wesen von Kometen ist man noch weit entfernt, auch wenn bereits festzustehen scheint,

• 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.

• 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 10^2.0±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.

• 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.

• 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 zeigt 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.

Aber wer weiss: Vielleicht sieht die Welt nach zwei weiteren Monaten Datenauswertung - der aktuelle Stand wird auch beschrieben in Artikeln von BBC, CSM, Guardian, SF Chronicle, Space Today und Welt, nebst Impressionen vom großen DI-Tag (und anderen Highlights der Cambridger Tagung) in einem wortgewaltigen Blog der Planetary Society - schon wieder ganz anders aus. Und die nächste (kleine Tagung) der Beobachter ist bereits für den Juli 2006 in Belgien angekündigt ... [8. September 2005, 18:00 MESZ]

[40] Die Auswirkungen des Impakts auf die Staubproduktion von Tempel 1 waren gleich Null, zeigt sich in der Photometrie des Kometen im Monat danach: Zwar wurde der Komet just nach dem Knall um etwa 30% heller - aber das fiel genau mit einem der regelmäßigen Helligkeitsausbrüche etwa alle vier Tage zusammen (siehe Eintrag Nr. 35), und der zusätzliche Effekt durch den Impakt lag unter 10%. (Die zyklischen Ausbrüche scheinen nach weiterer Analyse der Lichtkurven übrigens von zwei verschiedenen Quellen zu stammen, die abwechselnd aktiviert wurden, womit die Präzessionsperiode des Kerns zwischen 8 und 9 Tagen zu liegen scheint.)

Die Tatsache, daß DI keine neue Aktivitätsquelle auf dem Kern zünden konnte, bedeutet wohl, daß der Impaktor entweder nie die Kernkruste durchschlug oder daß es darunter nur extrem wenig Eis gibt. Das Maximum der - natürlichen - Staubfreisetzung lag übrigens 95 Tage vor dem Perihel, und danach ging es rapide abwärts. (Kidger, The Astronomer 42 [Aug. 2005] 107-8). Wie derweil Detlev Koschny auf der planeten-Liste mitteilt (wo die Nachricht 2 Monate nicht durchgestellt wurde ...), wurde das innerste Komapixel der Kamera Rosettas nach dem Impakt 3-mal heller; es entsprach damals einem Quadrat mit der Kantenlänge 10'000 x 10'000 km. [3. September, 20:15 MESZ]

[37] Wie die Computeranimation des Impakts gemacht wurde, die vorher auf jedem TV-Sender lief, erzählt der Programmierer in einem Interview mit AstroBiology. [12. August 2005, 22:30 MESZ]

[34] Der Augenblick des Impakts ist in diesem Bild der hochaufloesenden Kamera festgehalten. Die genaue Auswertung der Bildserien zeigt erst einen schwachen und dann 150 msec spaeter diesen sehr starken Blitz, der sich durch heftiges Blooming bemerkbar macht. Die - weiterhin vorlaeufige - Interpretation (nach Science vom 8. und AW&ST vom 11.7.): Der Impaktor durchschlug erst eine relativ duenne Kruste und drang dann tief in den ziemlich locker aufgebauten Kern ein, wo es schliesslich zur Explosion kam. Auch die Gestalt des Ejektakegels, der noch eine Weile nach dem Impakt mit dem Kern verbunden blieb (und sich nicht etwa abloeste), soll fuer einen in erster Linie von seiner eigenen Schwerkraft zusammengehaltenen Koerper sprechen. Es gibt auch eine Zusammenfassung der Beobachtungen des 5-m-Teleskops auf dem Palomar Mtn., einen neuen (und stark prozessierten) Film des Ejektafaechers vom CFHT - und eine synthetisierte Strichspur des nach dem Impakt heller werdenden Kometen! Sowie ein Interview mit einem ESO-Astronomen. [22. Juli 2005, 18:00 MESZ]