Inhalt
- Alles begann in einer Staubwolke
- Kometen sind keine Asteroiden
- Kometenfakten: Nicht alle kommen von hier
- Eine Fallstudie: Halleys Comet
- Hinweise auf den Ursprung der Kometen
Um die Umlaufbahnen von Kometen wirklich einschätzen zu können, ist es hilfreich, die Umlaufbahnen der Planeten zu verstehen. Obwohl es nicht an verfügbarem Platz um die Sonne mangelt, beschränken sich die Planeten alle auf ein ziemlich dünnes Band, und keiner von ihnen, außer Pluto, streunt mehr als ein paar Grad außerhalb davon.
Andererseits kann die Umlaufbahn eines Kometen einen großen Neigungswinkel relativ zu diesem Band haben und sie kann sogar senkrecht dazu umlaufen, je nachdem, woher sie kommt. Das ist nur eine von vielen interessanten Fakten über Kometen.
Nach Keplers erstem Gesetz kreisen alle Objekte in elliptischen Bahnen um die Sonne. Die Umlaufbahnen der Planeten sind mit Ausnahme von Pluto fast kreisförmig, ebenso wie die der Asteroiden und eisigen Objekte im Kuipergürtel, der sich direkt hinter der Umlaufbahn von Neptun befindet. Kometen, die ihren Ursprung im Kuipergürtel haben, werden als Kurzzeitkometen bezeichnet und verbleiben in der Regel im selben schmalen Band wie die Planeten.
Anders verhält es sich mit langperiodischen Kometen, die ihren Ursprung in der Oortschen Wolke haben, die sich jenseits des Kuipergürtels und am Rande des Sonnensystems befindet. Ihre Bahnen können so elliptisch sein, dass die Kometen für Hunderte von Jahren vollständig verschwinden können. Kometen von außerhalb der Oort-Wolke können sogar parabolische Bahnen haben, was bedeutet, dass sie im Sonnensystem nur einmal vorkommen und nie wieder zurückkehren.
Keines dieser Verhaltensweisen ist mysteriös, wenn Sie erst einmal verstanden haben, wie Planeten und Kometen dorthin kamen. Alles hat mit der Geburt der Sonne zu tun.
Alles begann in einer Staubwolke
Der gleiche Prozess der Sternentstehung, den Wissenschaftler heute im Orionnebel beobachten können, ereignete sich vor etwa 5 Milliarden Jahren in unserer Nähe des Universums. Eine Wolke aus Weltraumstaub, die ereignislos im weiten Nichts schwebte, begann sich unter der Schwerkraft allmählich zusammenzuziehen. Es bildeten sich kleine Klumpen, die zusammenklebten und größere Klumpen bildeten, die noch mehr Staub anziehen konnten.
Allmählich überwog einer dieser Cluster, und als er immer mehr Material anzog und wuchs, verursachte die Erhaltung des Drehimpulses, dass er sich drehte, und die gesamte Materie um ihn herum formte sich zu einer Scheibe, die sich in dieselbe Richtung drehte.
Schließlich wurde der Druck im Kern des vorherrschenden Clusters so groß, dass er sich entzündete, und der durch die Wasserstofffusion erzeugte Druck nach außen verhinderte, dass sich mehr Materie ansammelte. Unsere junge Sonne hatte ihre endgültige Masse erreicht.
Was ist mit all den kleineren Clustern passiert, die nicht in dem zentralen gefangen waren? Sie zogen die Materie weiter an, die nahe genug an ihren Umlaufbahnen lag, und einige von ihnen wuchsen zu Planeten heran.
Andere kleinere Haufen, die sich ganz am Rand der sich drehenden Scheibe befanden, waren weit genug entfernt, um nicht in der Scheibe hängen zu bleiben, obwohl sie immer noch einer ausreichenden Schwerkraft ausgesetzt waren, um sie in der Umlaufbahn zu halten. Diese kleinen Objekte wurden zu Zwergplaneten und Asteroiden, und einige wurden zu Kometen.
Kometen sind keine Asteroiden
Die Zusammensetzung der Kometen unterscheidet sich von der der Asteroiden. Während ein Asteroid hauptsächlich aus Gesteinen besteht, ist ein Komet im Wesentlichen ein schmutziger Schneeball, der mit Taschen aus Weltraumgas gefüllt ist.
Eine große Anzahl von Asteroiden befindet sich im Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, der auch die Heimat des Zwergplaneten Ceres ist, aber sie kreisen auch am Rande des Sonnensystems. Kometen hingegen kommen meist ausschließlich aus dem Kuipergürtel und darüber hinaus.
Ein Komet, der weit von der Sonne entfernt ist, ist von einem Asteroiden praktisch nicht zu unterscheiden. Wenn seine Umlaufbahn es jedoch der Sonne nahe bringt, verdampft die Hitze das Eis und der Dampf dehnt sich aus, um eine Wolke um den Kern zu bilden. Der Kern kann nur wenige Kilometer breit sein, aber die Wolke kann tausendfach größer sein, so dass der Komet viel größer erscheint, als er tatsächlich ist.
Der Schweif eines Kometen ist das bestimmendste Merkmal. Es kann lang genug sein, um die Entfernung zwischen Erde und Sonne zu überbrücken, und es zeigt immer von der Sonne weg, egal in welche Richtung sich der Komet bewegt. Das liegt daran, dass es vom Sonnenwind erzeugt wird, der Gas von der Dampfwolke wegbläst, die den Kern umgibt.
Kometenfakten: Nicht alle kommen von hier
Kometen mit langer Periode können sehr elliptische Bahnen haben, die so exzentrisch sein können, dass die Zeitspanne zwischen den Sichtungen von der Erde mehr als ein Leben betragen kann. Der zweite Hauptsatz von Kepler impliziert, dass sich Objekte langsamer bewegen, wenn sie weiter von der Sonne entfernt sind als wenn sie sich in der Nähe befinden. Kometen sind daher in der Regel viel länger unsichtbar, als sie sichtbar sind. Egal wie lange es dauert, ein Objekt in der Umlaufbahn kehrt immer zurück, es sei denn, es wird aus der Umlaufbahn gestoßen.
Einige Objekte kehren jedoch nie zurück. Sie kommen scheinbar aus dem Nichts, bewegen sich mit Geschwindigkeiten, die für umlaufende Körper untypisch sind, peitschen um die Sonne und schießen in den Weltraum. Diese Objekte stammen nicht aus dem Sonnensystem. Sie kommen aus dem interstellaren Raum. Anstatt einer elliptischen Umlaufbahn folgen sie einem parabolischen Pfad.
Der mysteriöse zigarrenförmige Asteroid Oumuamua war ein solches Objekt. Es erschien im Januar 2017 im Sonnensystem und verschwand ein Jahr später. Vielleicht war es ein UFO, aber wahrscheinlicher war es ein interstellares Objekt, das von der Sonne angezogen wurde, sich aber zu schnell bewegte, um in die Umlaufbahn gebracht zu werden.
Eine Fallstudie: Halleys Comet
Halleys Komet ist vielleicht der bekannteste aller Kometen. Es wurde von Edmund Halley entdeckt, einem britischen Astronomen, der mit Sir Isaac Newton befreundet war. Er war der erste, der postulierte, dass die Kometensichtungen von 1531, 1607 und 1682 alle vom selben Kometen stammten, und er sagte dessen Rückkehr im Jahr 1758 voraus.
Er hatte Recht, als der Komet 1758 in der Weihnachtsnacht spektakulär auftrat. Diese Nacht war leider 16 Jahre nach seinem Tod.
Halleys Komet hat einen Zeitraum zwischen 74 und 79 Jahren. Die Unsicherheit beruht auf Gravitationseinflüssen, denen es auf seinem Weg begegnet - insbesondere auf dem Planeten Venus - und auf einem intrinsischen Antriebssystem, das alle Kometen besitzen. Wenn sich ein Komet wie Halleys Komet der Sonne nähert, dehnen sich die Gastaschen im Kern aus und schießen durch die Schwachstellen im Kern. Dadurch wird ein Schub erzeugt, der ihn in jede Richtung drücken und Störungen in seiner Umlaufbahn verursachen kann.
Astronomen haben die Umlaufbahn des Halleys-Kometen kartografiert und festgestellt, dass sie mit einer Exzentrizität von fast 0,97 sehr elliptisch ist. (Exzentrizität bedeutet in diesem Fall, wie länglich oder rund eine Umlaufbahn ist; je näher die Exzentrizität an Null ist, desto runder ist die Umlaufbahn.)
Wenn man bedenkt, dass die Erdumlaufbahn eine Exzentrizität von 0,02 hat, was sie fast kreisförmig macht, und dass die Exzentrizität der Umlaufbahn von Plutos nur 0,25 beträgt, ist die Exzentrizität des Halleys-Kometen extrem. Im Aphel liegt es weit außerhalb der Umlaufbahn von Pluto und im Perihel nur 0,6 AE von der Sonne entfernt.
Hinweise auf den Ursprung der Kometen
Die Umlaufbahn des Halleys-Kometen ist nicht nur exzentrisch, sondern auch um 18 Grad gegenüber der Ebene der Ekliptik geneigt. Dies ist ein Beweis dafür, dass es nicht auf die gleiche Weise wie die Planeten geformt wurde, obwohl es möglicherweise zur gleichen Zeit zusammengewachsen ist. Es könnte sogar seinen Ursprung in einem anderen Teil der Galaxie haben und einfach von der Schwerkraft der Sonne erfasst worden sein, als es vorbeizog.
Halleys Komet zeigt ein anderes Merkmal, das sich von den Planeten unterscheidet. Es dreht sich in eine Richtung, die der seiner Umlaufbahn entgegengesetzt ist. Die Venus ist der einzige Planet, der dies tut, und die Venus dreht sich so langsam, dass Astronomen vermuten, dass sie mit etwas in ihrer Vergangenheit zusammengestoßen ist. Die Tatsache, dass sich Halleys Komet in die Richtung dreht, in die er sich dreht, ist ein weiterer Beweis dafür, dass er nicht auf die gleiche Weise wie die Planeten geformt wurde.