Kometen

Kometen gehören zu den spektakulärsten Erscheinungen am Nachthimmel und wurden wegen ihres scheinbar willkürlichen Auftretens lange Zeit für Unglücksboten gehalten. Auch ihr Ursprung war unklar und wurde häufig auf Verbrennungsvorgänge innerhalb der irdischen Atmosphäre zurück geführt. Erst der britische Astronom Edmund Halley konnte die Rückkehr des nach ihm benannten Kometen für 1758 vorhersagen und damit eindeutig dessen Status als unabhängiger Himmelskörper mit einer Umlaufzeit von 76 Jahren beweisen. Leider verstarb Halley bereits 1742 und konnte die Bestätigung seiner Prognose nicht mehr miterleben.

Der Halley'sche Komet sorgte übrigens schon mehrfach in der Geschichte der Menschheit für Aufregung. So erschien er im Jahr 1066 vor der Schlacht bei Hastings, als Wilhelm der Eroberer über den englischen König Harold siegte und das weitere Schicksal der britischen Inseln entschieden wurde. Die Abbildung links zeigt einen Ausschnitt aus dem Teppich von Bayeux, auf dem der stilisierte Komet links oben über dem glücklosen Harold seine Bahn zieht. Auch bei seinem Erscheinen von 1910 löste Halley's Komet eine regelrechte Kometen-Hysterie aus. Dies war nicht zuletzt darauf zurück zu führen, dass die Erde den Schweif durchquerte, in dem vorher Spuren von Blausäure (Cyanwasserstoff) nachgewiesen worden waren. Die Angst vor einer Vergiftung entbehrte jedoch jeder Grundlage, da die Gase in einem Kometenschweif viel zu stark verdünnt sind, um irgendwelchen Schaden anrichten zu können.

Mittlerweile wurden zwei nahezu unerschöpfliche Reservoirs indentifiziert, die immer wieder Kometen-Nachschub liefern. So entstammen die kurz-periodischen Kometen (Sonnenumlauf in weniger als 200 Jahren) dem Kuiper-Gürtel, während die lang-periodischen Kometen aus der Oortschen Wolke kommen. In beiden Fällen handelt es sich um Ansammlungen von Körpern, die seit der Entstehung des Sonnensystems nahezu unverändert geblieben sind, was ihre Erforschung besonders interessant macht. Die Schwerkraft der äusseren Planeten oder nahe vorbei ziehender Sterne bewirkt, dass sich manchmal einzelne Brocken aus diesen Wolken lösen und auf stark elliptische Umlaufbahnen einschwenken, die sie in das innere Sonnensystem führen.

Der nackte Kometenkern (Nucleus) ist zunächst ein wenig beeindruckendes Gebilde aus Wassereis, gefrorenen Gasen, Staub und Gestein und wird daher auch als "schmutziger Schneeball" bezeichnet. Er ist gewöhnlich unregelmäßig geformt und besitzt eine Grösse von einigen Kilometern. Erst wenn der Kern die Umlaufbahn des Jupiter erreicht, beginnt das Eis zu verdampfen und bildet eine Gaswolke (Coma) aus. Die Gase in der Coma absorbieren UV-Licht der Sonne und strahlen die aufgenommene Energie in Form von sichtbarer Fluoreszenz wieder ab. Die helle Coma ist noch von einer Hülle aus unsichtbarem Wasserstoffgas umgeben, die einen Durchmesser von mehreren Millionen Kilometern erreicht.  Die künstlerische Darstellung links zeigt Gasfontänen, die der vereisten Oberfläche eines Kometen entspringen.

Das herausragende Merkmal eines Kometen ist zweifellos sein beeindruckender Schweif, der sich erst in Sonnennähe komplett ausbildet, dann aber eine Länge von mehreren Hundert Millionen Kilometern erreichen kann. Dabei ist er stets von der Sonne abgewendet, da er vom Sonnenwind nach aussen geblasen wird. Eigentlich besitzt ein Komet sogar zwei Schweife. Der gerade Ionen- oder Plasma-Schweif besteht aus Gasen, die durch energiereiche Partikel im Sonnenwind ionisiert wurden (im Bild links hellblau). Im Gegensatz dazu ist der Staubschweif gekrümmt, da die in ihm enthaltenen Teilchen einer jeweils eigenen Umlaufbahn um die Sonne folgen, auf der sie sich aussen langsamer bewegen, als der Komet, von dem sie ausgestossen wurden (siehe auch: Keplersche Gesetze). So hinterlässt jeder Komet eine Spur aus Staub, durch die sich auch die Erde hindurch bewegen kann und die dann als Meteorschauer sichtbar wird.

Die folgende Tabelle listet die grössten jährlichen Meteorschauer und den jeweils verantwortlichen Kometen auf. Die Meteorströme sind nach den Sternbildern benannt, aus denen sie zu kommen scheinen.

Auf diese Weise verliert ein Komet bei jeder Begegnung mit der Sonne an Materie, bis er  schliesslich durch die Gezeitenwirkungen von Sonne und Planeten zerbricht. Das passierte z.B. mit dem Kometen Biela, der 1846 in 2 Teile zerbrach, 1852 als Zwillings-Komet erschien und sich 1872 nur noch als starker Meteorschauer bemerkbar machte. Auch Komet Halley verliert bei jedem Durchgang ca. 100 Millionen Tonnen, was aber nur wenigen Metern Dicke seiner Oberfläche entspricht. Einige Kometen, wie z.B. Wilson-Harrington, überstehen mehrere Hundert Sonnenumläufe, bis ihre flüchtigen Bestandteile vollständig verdampft sind. Danach sind solche "toten" Kometen nur noch als Asteroiden mit stark exzentrischer Umlaufbahn zu registrieren.

Es gibt noch ein weiteres mögliches Ereignis, das die Existenz eines Kometen beenden kann: Der Zusammenstoss mit einem Planeten. Dass ein solches Szenario durchaus Realität werden kann, wurde durch den Einschlag des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter mehr als deutlich. Inzwischen wird auch allgemein akzeptiert, dass das plötzliche Aussterben der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren durch den Einschlag eines Kometen ausgelöst wurde. Der tödliche Treffer erfolgte wahrscheinlich in der Nähe der heutigen mexikanischen Halbinsel Yucatan und hob den Chicxulub-Krater aus. Vermutlich gehen auch noch weitere grosse Aussterbewellen in der Erdgeschichte auf das Konto von Kometen-Einschlägen und es ist damit zu rechnen, dass solche Katastrophen auch in Zukunft stattfinden werden. Die Folge für die Erde und unsere Zivilisation wäre - um es mit den Worten des Kinofilms "Armageddon" zu sagen - ein Totalschaden (siehe SF-Spielfilme der 1990er Jahre).

Der Halleysche Komet war der erste, der in seiner aktiven Phase von einer Raumsonde besucht wurde. Vielleicht erinnern sich einige noch an die eher enttäuschende Live-Übertragung vom 13. März 1986, als sich die europäische Sonde Giotto dem Kometenkern näherte und ausser einigen verschwommenen Bildern nur hin und wieder ein Ticken ihres Teilchen-Detektors von sich gab, bevor der Kontakt im spannendsten Moment endgültig abbrach. Tatsächlich war die Mission jedoch äusserst erfolgreich und lieferte neben faszinierenden Aufnahmen von Gasausbrüchen (Abbildung links) auch eine detaillierte Karte des Kometenkerns (Abbildung rechts).

Am 4. Juli 2005 gönnte sich die NASA zum amerikanischen Unabhängigkeitstag ein Feuerwerk der besonderen Art. Ort des Spektakels war der Komet Tempel 1, auf den die Sonde Deep Impact ein 372 kg schweres Kupfer-Projektil abgeschossen hatte. Dieser Impactor traf den Kometen wie geplant mit einer Geschwindigkeit von 37.000 km/h und erzeugte eine riesige Trümmerwolke, die von mehreren anderen Raumsonden und auch von Teleskopen auf der Erde verfolgt wurde. Die kosmische Ballerei hatte jedoch einen ernsthaften wissenschaftlichen Hintergrund: Auf diese Weise konnte das Mutterschiff Deep Impact ansonsten verborgenes Material aus dem Inneren des Kometen untersuchen. Ausserdem wurden wichtige Erkenntnisse über Aufbau und Struktur von Kometenkernen gewonnen und es wurde praktisch demonstriert, dass auf Kollisionskurs mit der Erde befindliche Himmelskörper prinzipiell abgefangen werden könnten.
Namenspatron für die Mission dürfte übrigens der Film "Deep Impact" gewesen sein, der einen Kometeneinschlag auf der Erde zum Thema hatte (siehe SF-Spielfilme der 1990er Jahre). Tempel 1 erhielt seinen Namen von dem deutschen Astronomen Wilhelm Tempel, der den Kometen 1867 entdeckte.

Der Kern des Kometen Borrelly wurde im September 2001 von der amerikanischen Raumsonde Deep Space 1 (Nein, nicht "Deep Space 9") untersucht. Dabei entstand unter anderem die detaillierte Aufnahme links mit einer Auflösung von 110 m. Ein weiteres, länger belichtetes Foto (rechts) macht die beginnende Aktivität auf Borrelly in Form von Gas-Jets sichtbar. DS1 war bereits im Juli 1999 in 26 km Entfernung an dem Kometen Braille vorbei geflogen und diente vor allem als Testplattform für mehrere neue Technologien, darunter ein Ionenantrieb.

Am 2. Januar 2004 durchflog die amerikanische Sonde Stardust die Coma des Kometen Wild 2 und sammelte frisch ausgestossenen Kometenstaub auf. Die Proben-Kapsel wurde später über der Erde abgeworfen und landete am 15. Januar 2006 weich an einem Fallschirm. Untersuchungen lieferten bereits das überraschende Ergebnis, dass das Kometen-Material offenbar unter Einwirkung grosser Hitze entstanden ist. Die Theorie ging bisher davon aus, dass sich die Kometen im kalten äusseren Sonnensystem gebildet haben.
Bei ihrem Rendezvous fertigte Stardust auch ein kurz und ein lang belichtetes Foto des Kometenkerns an, die in der Abbildung links kombiniert wurden. Während die lange Belichtungszeit die Gas- und Staubhülle mit zahlreichen Jets sichtbar macht, gelangen bei kürzerer Belichtungszeit die bisher detailliertesten Aufnahmen einer Kometenoberfläche. Erstaunlicherweise ähnelt Wild 2 weniger einem "schmutzigen Schneeball", sondern besitzt offenbar eine verkraterte Gesteinskruste. Wild 2 befindet sich erst seit 1974 auf seiner momentanen Umlaufbahn zwischen Mars und Jupiter und wurde von Stardust in nur 237 km Entfernung passiert.

Der letzte grosse Komet, der im Frühjahr 1997 wochenlang schon in der Dämmerung mit blossem Auge beobachtet werden konnte, war Hale-Bopp. Die Bilder für die Animation links wurden bereits im Oktober 1995 am Teide Observatorium aufgenommen und zeigen deutlich den rotierenden Kern, von dem sich Gas- und Staubwirbel ablösen. Ein besonders heftiger Ausbruch ist zeitweise sogar heller, als der Kern selbst. Wahrscheinlich hat der Komet dabei einen grossen Bereich seiner Oberfläche wie eine Schale in den Weltraum abgestossen.