Kometen

Was versteht man unter einem Kometen?

Im Gegensatz zu Asteroiden und Meteoriden bestehen Kometen praktisch nur aus extrem hartem Eis auf  und in dem sich Staub und kleine Gesteinsbrocken befinden. Sofern sie der Sonne näher kommen sind sie an ihrem langen leuchtenden Schweif oft von der Erde aus mit bloßem Auge zu erkennen.

Die Kometen gehören zu den  kosmischen Kleinkörpern. Ihre Größe kann jedoch bis zu einer dreistelligen Kilometerzahl betragen. Man unterscheidet  periodische und aperiodische Kometen. Die periodischen Kometen befinden sich auf einer Umlaufbahn um die Sonne, sodass sie immer wiederkehren, manche erst nach 200 Jahren. Die aperiodischen Kometen dagegen kehren nicht wieder an den gleichen Ort zurück, sondern verschwinden irgendwo im All.

Ein Komet besteht im Gegensatz zu den Asteroiden oder Meteoriden im Wesentlichen aus Wassereis, gefrorenem Methan und Amoniak sowie aus Staub und Mineralienteilchen. In Sonnennähe "gast" der Kern des Kometen an durchlässigen Teilen der Oberfläche geringe Mengen seiner Materie aus. Dadurch entsteht einerseits um den Kometen eine Art neblig-diesige Korona, die einen Radius von über einer Mio. km besitzen kann, andererseits entsteht der den Kometen charakterisierende Schweif, der in der Regel eine Länge von ca. 10 Millionen km besitzt, in seltenen Fällen aber sogar 100 Mio. km lang sein kann. 

Um Aussagen über die Zusammensetzung und Konsistens von Kometen zu erhalten, ließ beispielsweise am 4. Juli 2005 im Zuge der Mission "Deep Impact" eine über 350 kg schwere Sonde (Impaktor) gezielt auf den Komten Tempel 1  aufprallen. Erste Aufnahmen vom Kern eines Kometen wurden 1986 bei der Wiederkehr des Halleyschen Kometen mittels Raumsonden gemacht.
Der bekannteste und hellste Komet dürfte der Halleysche Komet sein - ein alle 75 bis 77 Jahre wiederkehrender periodischer Komet.
Im Juli 1995 beobachteten unabhängig voneinander die beiden US-amerikanischen Astronomen Alan Hale (geb. 1958) und  Thomas Bopp (geb. 1949) den noch sehr weit entfernten und später nach ihnen benannten Kometen Hale-Bopp. Er wurde im Jahr 1997 für lange Zeit der hellste und auch von Laien  beobachtete Komet. Er war über ein Jahr sehr gut auch mit dem bloßen Auge sichtbar.
Dieser Komet besitzt eine Umlaufzeit von rund 2.540 Jahren und einen Durchmesser von ca. 60 km. In der Nähe des Jupiters wurde die Umlaufbahn des Kometen durch dessen Gravitation von vorher rund 4.200 Jahre auf 2.540 verkürzt. Die Erscheinung des Kometen führte zu teilweise hysterischen Reaktionen unter den Menschen, so  begingen 38 Mitglieder der US-amerikanischen Sekte "Heaven's Gate" einem Massenselbstmord, da sie glaubten, dass sich hinter dem Kometen ein Raumschiff befände, dass ihre Seelen dann aufnehmen würde.

Aufbau eines Kometen

Kometenkern
Sofern ein Komet sich weit weg von der Sonne befindet, besteht er nur aus seinem bis zu einigen Kilometern großen Kern. Dieser Kometenkern setzt sich in der Hauptsache aus gefrorem Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Ammoniak und Methan zusammen - mit eingeschlossenen Staub und kleinere Gesteinsbrocken. Besonders auf seiner Oberfläche finden sich feste Teilchen oft als Staub oder einer Art Gesteinsschutt, die sich u.a. aus Nickel oder Silikaten zusammensetzt. Aufgrund dieser dunklen Oberflächenschicht  wird auffallendes Sonnenlicht nur wenig reflektiert. Daher bekamen derartige Kometen den "Spitznamen" schmutziger Schneeball (dirty snowball). Ihr Reflektionsvermögen, das als Albedo bezeichnet wird, beträgt nur ca. 4%, was extrem gering ist.

Koma
Sofern sich ein Komet der Sonne auf etwa 5 Astronomische Einheiten (1 AE = 150 Mio. km) genähert hat - das ist in etwa innerhalb der Jupiterbahn -  bildet sich aufgrund des Sonnenwindes und des Sonnenlichts eine schalenförmige Koma. Sie kommt dadurch zustande, dass das Eis auf Teilen der der Sonne zugewandten Seite Oberfläche gasförmig wird, was als Sublimation bezeichnet wird. Dabei werden zudem die im Eis befindlichen Staubteilchen mitgerissen. Zusätzlich kommt es bei einer weiteren Annäherung an die Sonne zu einer weiteren Erwärmung und zur Ionisation der Moleküle der Koma, die sich dadurch weiter ausdehnt.  Diese innere Koma wird im folgenden von einem Halo aus ionisiertem umgeben, der Strahlung im UV-Bereich abstrahlt.

Kometenschweif
Der Schweif eines Kometen ist eine oft sichtbare Besonderheit dieser Himmelskörper. Er kommt dadurch zustande, dass die Teilchen der Koma durch den inneren Strahlungsdruck und den Sonnenwind regelrecht "weggeblasen“ werden, was zu dem langen typischen Schweif führt. Der Sonnenwind ist eine von der Sonne ausgehende Teilchenstrahlung. Dieser Effekt geschieht, wenn sich der Komet der Sonne auf ca. 1,5 AE genähert hat, was etwa der Entfernung des Mars von der Sonne entspricht.
Ein Kometenschweif besitzt in der Regel eine Länge von einigen zig Millionen Kilometern - in seltenen Fäller ist er sogar mehrere 100 Mio. Kilometer lang.

Kometenbahnen, Herkunft

Man unterteilt heutzutage Kometen in aperiodische und periodische Kometen. Wobei die periodischen Kometen wiederum in langperiodische und kurzperiodische unterteilt werden.

Periodische Kometen
Unter periodischen Kometen versteht man die Kometen, die aufgrund ihrer Bahn irgendwann wieder erscheinen und die Sonne auf berechenbaren und stabilen elliptischen Bahnen umkreisen.

• Langperiodische Kometen
  Unter langperiodischen Kometen versteht man Kometen, die mehr als 200 Jahre für eine Umlaufbahn benötigen und nach dieser Zeit wieder "auftauchen".
  Sie stammen wahrscheinlich aus der "Oort`schen Wolke".
• Kurzperiodische Kometen
  Derartige Kometen besitzen Umlaufzeiten, die kleiner sind als 200 Jahre. Sie stammen wahrscheinlich aus dem Kuipergürtel. Mehr als 50% dieser Kometen besitzen mit 5 bis 6 AE ihren größten Abstand von der Sonne. Da dies in etwa auch der Abstand des Jupiters ist, werden sie auch als Jupiter-Kometen bzw. als Kometen der Jupiterfamile bezeichnet

 Aperiodische Kometen
Diese Kometen bewegen sich nicht auf elliptischen Bahnen um die Sonne, sondern auf Parabel- oder Hyperbeln und besitzen daher kein periodisches Verhalten. Nach einer Annäherung an die Sonne bzw. die Erde verschwinden sie für immer im All.

Aberglaube, Historisches

Aberglaube
Die Erscheinung von Kometen am Himmel war für die Menschheit früher meist mit Angst und Schrecken verbunden. Sie galten als Vorboten von Naturkatastrophen, Kriegen, Zerstörungen, Krankheiten und Hungersnöten.
Ein typisches Beispiel dafür war die Erscheinung eines Kometen im Jahr  79 n. Chr., der als Vorbote des Ausbruchs des Vesuvs und der folgenden Zerstörung von Pompeji und Herkulaneum galt.
Im Christentum glaubte man, dass Kometen von Gott gesandte Zeichen waren. Aber derartige Vorstellungen waren und sind nicht auf die "vorwissenschaftliche Zeiten begrenzt. So töteten sich einige Zeit nach dem  Erscheinen des Kometen Hale-Bopp im März 1997 insgesamt 39 Mitglieder der Sekte "Heaven’s Gate" selbst. Sie waren der festen Überzeugung, dass sie nach dem Verlassen ihres irdischen Körpers von einem Raumschiff aufgenommen würden, das sich hinter dem Kometen befinden würde. Die Leichen der 38 Sektenmitglieder und ihres Anführers Applewhite wurden in ihrer Villa in der Gemeinde Rancho Santa Fe - nördlich San Diegos in Kalifornien gefunden. Ihr Suizid - mit Hilfe von Phenobarbital und über den Kopf gestülpten Plastiktüten - fand in drei "Abschnitten" statt: 15 Mitglieder töteten sich am 24. März 1997, 15 weitere am 25. März und neun am 26. März.

Etwas Historisches
Die ersten wissenschaftlichen Erkenntnisse der Neuzeit über das Wesen von Kometen gehen auf den Dänen Tycho Brahe (1546-1601) zurück. Er konnte anhand der Beobachtungen von Kometen von 1577 und 1585 einiges über ihre Bahnen in Erfahrung bringen, so z.B. dass sie sich stets außerhalb der Mondbahn bewegen. Isaac Newton konnten dann nachweisen, dass sie sich aufgrund der Schwerkraft auf Ellipsenbahn bewegen - vergleichbar mit den Planetenbahnen.
Einen großen Fortschritt erlebten die Kenntnisse von Kometen durch Edmond Halley (1656-1742), der die Periode des nach ihm benannten Halleyschen Kometen im Jahr 1682 auf 76 Jahre berechnete. Allerdings war er bei der berechneten Wiederkehr im Jahr 1758 nicht mehr am Leben.
Johann Franz Encke (1791-1865) fand 1819 den nächsten -  und ebenfalls nach ihm benannten - periodischen Kometen. Dieser " Enckesche Komet" besitzt eine Umlaufzeit von nur 3,31 Jahren.

Bei jeder Sonnenannäherung verliert ein Komet durch die Koma- und Schweifbildung etwas von seiner Masse. Das können bis zu 60 Tonnen pro Sekunde sein.

Einige bekannte Kometen

Im folgenden findet man in alphabetischer Reihenfolge einige besonders bekannte bzw. interessante Kometen:

Enckescher Komet
Der Enckesche Komet wurde nach seinem Entdecker Johann Franz Encke benannt. Mit einer Umlaufzeit von 3,31 Jahren besitzt er die kürzeste Umlaufzeit aller bisher bekannten Kometen. Mit dem unbewaffneten Auge kann man ihn allerdings nicht sehen. In dem Wissenschaftsjournal "Correspondance Astronomique" hatte Encke 1819 die Wiederkehr des Kometen für das Jahr 1822 korrekt vorhergesagt.

Hale-Bopp
Der Komet Hale-Bopp war von 1996 bis 1997 mehr als 1,5 Jahre mit bloßem Auge am Himmel zu sehen.
Bemerkenswert ist, dass sich wegen seines Erscheins 39 Mitglieder der Sekte das Leben nahmen, um nach Verlassen ihrer irdischen Körper von einem Raumschiff aufgenommen zu werden, das sich hinter dem Kometen verborgen haben sollte.

Halleysche Komet
Im Jahr 1705 berechnete der englische Astronom Edmund Halley (1656-1742) die Bahnen von Kometen und sagte für das Jahr 1759 die Wiederkehr des später nach ihm benannten Kometen exakt voraus. Der Komet war der erste Komet, dessen periodisches Erscheinen erkannt wurde. Seine Periodizität schwankt zwischen 575 und 77 Jahren - im Mittel als 76 Jahre. Das letzte Mal kam er 1986 in die Nähe der Erde, das nächste Mal wird es das Jahr 2061 sein. Er besitzt an seiner umfangreichsten Stelle einen Durchmesser von rund 15 km, bei einer Masse von 2 · 10¹⁴ kg und einer mittleren Dichte von 0,55 g/cm³. Berechnungen zufolge verlor er bei seiner letzten Annäherung an die Sonne im Jahr 1986 pro Sekunde rund 50 Tonnen seiner Masse, das waren insgesamt 0,25% seiner Gesamtmasse.
Der Kern des Kometen wurde im Jahr 1986 fotografiert, was zu zahlreichen Erkenntnissen über dessen Zusammensetzung führte.

Ikeya-Sek
Der Komet Ikeya-Seki war der hellste Kometen des letzten Jahrtausends. Am 21. Oktober 1965 kam er der Sonne auf 450.000 km nahe und wurde daher neben der Sonne und dem Mond das hellste Objekt am Himmel. Er zerbrach aber kurz vor seinem Periheldurchgang zerfiel  in drei Teile, die im späten Oktober nochmals sichtbar waren. Aber ca 6 Monate später erreichten die Bruchstücke den Rand des Sonnensystems und verschwanden im All.

Shoemaker-Levy 9
Der etwa 4 km große Komet Shoemaker-Levy 9 zerbrach beim Eintritt in das Gravitationsfeld Jupiters in 21 größere Bruchstücke - mit einer Größe zwischen 50 bis ca. 1.000 m. Die Folgen der spektakulären Einschläge seiner Bruchstücke zwischen dem 16. und 22. Juli 1994 konnte mittels Fernrohren von der Erde aus beobachtet werden. Wegen des starken Gravitationsfeldes des Jupiters erreichten die Bruchstücke Geschwindigkeiten von ca. 60 km pro Sekunde, also 216.000 km  pro Stunde. Die dabei freigesetzte Energie entsprach rund 650.000 Megatonnen TNT (Trinitrotoluol).
Zum Vergleich: Die stärkste jemals gezündete Wasserstoffbombe entsprach einer Energie zwischen 50 und 60 Megatonnen TNT.

Tempel 1
Auf diesem Kometen fand in der Form ein interessantes Experiment statt, dass er das Ziel der so genannten "Deep Impact Mission" der NASA wurde. Im Verlauf dieses Experiments ließ man am 4. Juli 2005 ein rund 370 kg schweres Projektil mit einer Geschwindigkeit von  rund 10 km/s =  36.000 km/h auf dem Kometen einschlagen. Das Experiment diente vor allem der Erforschung der dabei  entstandenen Partikelstaub-Wolke. Der Komet wurde 1867 das erste Mal von dem deutschen Astronomen und Lithografen Ernst Wilhelm Leberecht Tempel (1821-1889) an der Sternwarte in Marseille entdeckt. der Komet hat eine Größe von 7,6 × 4,9 km - bei einer Masse von 7,2×10¹³ kg

ISON (C/2012 S1)

Ison
Der Komet mit der Bezeichnung "Ison" wurde am 21. September 2012 durch die Amateurastronomen Witali Newski aus Weißrussland und Artjom Nowitschonok aus Russland auf CCD-Aufnahmen* entdeckt.  Die Aufnahmen wurden mit einem 40-Zentimeter-Teleskop des "International Scientific Optical Network (ISON)" erstellt. Nach dieser Einrichtung erhielt der Komet seinen Namen. Er stammt wahrscheinlich aus der Oortschen Wolke. ISON hat eine Größe zwischen 5 bis 10 km.

Der Komet erreichte am 28. November 2013 mit etwa 1,8 Mio. km seine geringste Entfernung zur Sonne, dabei verglühte der Komet.

*CCD-Sensoren
CCD-Sensoren ( Charge-Coupled Device) sind elektronische Bauelemente, die mit Hilfe von auffallendem Licht über den "inneren Photoeffekt" zu Aufnahmen führen. Sie wurden im Jahr 1969 ursprünglich zur Datenspeicherung entwickelt und werden seit etwa 1983 als Bildsensoren in der Astronomie verwendet. Für die Erfindung des CCD-Sensors erhielten der Kanadier Willard Boyle (1924-2011) und der US-Amerikaner George E. Smith (geb. 1939) im Jahr 2009 den Nobelpreis für Physik.