A Rosetta feltárta az üstökös porsugarainak titkait

2672

Az Európai Űrügynökség Rosetta-űrszondája felvételei a 67P/Churyumov Gerasimenko-üstökös gáz- és porkibocsátásával összefüggő gáz- és porsugarak (jetek) kialakulásával és azok megfigyelhető alakjával kapcsolatban megmutatták, hogy egy nagyon szabálytalan alakú és felszíni domborzatú üstökösmag jetjeinek látványa a domborzati és a megfigyelés geometriai viszonyaitól erősen függhet, és nem csak az eddig ismert felszíni diszkrét forrásokból indulhatnak ki a jeteknek látott alakzatok.

Az üstökösök gáz- és porkibocsátási aktivitási mechanizmusának megértése, az aktivitási helyek beazonosítása alapvető kérdés az üstökösök “működése” kapcsán. Az üstökösaktivitás megértése volt az Európai Űrügynökség (ESA) Rosetta programjának egyik fő célkitűzése. A Rosetta-szonda 2014. augusztus 6. és 2016. szeptember 30. között nagyon részletesen megfigyelte a 67P/Churyumov-Gerasimenko-üstökös (röv. 67P) magját és közvetlen környezetét. Ezalatt 2014. november 12-én – bár kalandos út után, de sikeresen leszállt az üstökösmag felszínére a Philae leszállóegység és közel 60 órán át méréseket végzett. A Rosetta-szonda pedig az üstökös 2015. augusztus 13-án bekövetkezett napközelségét megelőző és azt követő hónapokban vizsgálta az üstökös aktivitásának alakulását.

Az üstökösmag közelében a Rosetta-űrszonda OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) kamerái többször is rövid ideig tartó intenzív anyagkibocsátást figyeltek meg, amelyeknek a felszínen lokalizált forrásai voltak. Legtöbbjük a 67P magjának két összetevőjét összekötő “nyaki” részen, illetve kör alakú mélyedésekben, esetenként pedig egyedülálló poros-jeges felszíni tömbök felületén található. A porkibocsátásban aktív “nyaki” résznek Hapi a neve, az ókori egyiptomi mitológiában a Nílus rendszeres áradásáért felelős istenség után (a 67P üstökösmag felszíni alakzatai Egyiptommal kapcsolatos mitológiai, történelmi és földrajzi neveket őrzik). A legújabb kutatások fényében azonban a Hapi régió megfigyelt jetjei más módon jönnek létre, mint ahogyan azt eddig gondoltuk, vagyis nem lokalizált forrásokból. Az alábbi képen a 67P üstökös magjának alakja és felszíni geomorfológiai régiói láthatók, köztük a két összetevő közötti Hapi-régió is.

A 67P/Churyumov-Gerasimenko-üstökös magjának geomorfológiai alakzatai különböző színekkel jelölve a Rosetta-űrszonda OSIRIS kamerái által készített képfelvételek alapján. A térkép elsősorban a magfigyelések idején a Nap által megvilágított és feltérképezhető északi féltekéjét mutatja a “gumikacsa” alakra emlékeztető üstökösmagnak. A “nyaki” rész a Hapi-régió, valamint a két összetevő “nyaki” rész felé forduló Seth és Anuket régiói is jól kivehetők (kép: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).

A gáz- és porjetek legfontosabb forrásvidékének is tekinthető Hapi régió és környező felszíni régiók, mint az üstökösmag nagyobbik összetevőjén lévő Seth, illetve a kisebbik összetevőn lévő Anuket, Babi és Hathor régiók is porjetek forrásterületei. Az alábbi kép a Hapi régiót és a vele szomszédos területeket mutatja.

A 67P-üstökös magja két összetevőjét összekötő Hapi régió (az északi féltekén) és a vele szomszédos felszíni formációk a Rosetta-űrszonda felvételein bejelölve (kép: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA).

A Rosetta OSIRIS képfelvételeit vizsgálva Xian Shi (Max Planck Institute for Solar System Research, Göttingen) és az OSIRIS képeket elemző kutatócsoport meglepő jelenséget fedezett fel a 67P-üstökös magjának jet-aktivitásával kapcsolatban. A mag felszínén a helyi napfelkelte után röviddel jetek jelennek meg, és látványos gáz- és porsugarak formájában figyelhetők meg. Az új és meglepő ebben az, hogy eddig úgy tudtuk, a jetek anyaga az üstökösmag felszínének viszonylag kicsi, jól körülhatárolt területéről, diszkrét forrásból, felszíni foltból, mélyedésből tör elő, esetleg szirtfal leomlásának következménye lehet. Azonban például a Hapi régióban a napfelkeltekor megfigyelt jeteknek nincs ilyen diszkrét forrása, hanem a szublimálni képes jég, illetve felemelkedni képes poranyag lényegében egyenletesen oszlik el a területen. Az alábbi kép a Hapi régióban napfelkelte után szinte azonnal kialakult gáz- és porjeteket mutatja.

Röviddel a napfelkelte után impresszív gáz- és porjetek láthatók a 67P-üstökös magja felszíni Hapi régiója felett a Rosetta OSIRIS kamerája felvételén (balra). A felvételre rámásolták a teljes üstökösmagot az adott időpontnak megfelelő rálátási viszonyok érzékeltetésére. A Nap a kép jobb felső sarka felől világítja meg a kis égitest felszínét. A jobb oldali képen a jetek számítógéppel előállított modellje látható (a porsugarak kék színnel jelölve) (kép: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA, Nature Astronomy, 21 May 2018).

Hogyan lehetséges az, hogy a felszínen egyenletesen eloszló jég és por a képeken megfigyelhető vonalas alakzatokat, gáz- és porsugarakat (jeteket) alakítson ki? Xian Shi és munkatársai számítógépes modellekkel megmutatták, hogy alapvető szerepe van az üstökös maghoz közeli kómája egyenetlenségei, a jetnek látszó alakzatok kialakulásában az üstökösmag nagyon egyenetlen felszínének, vagyis a felszín domborzatának, topográfiájának, illetve a megfigyelés geometriai, rálátási viszonyainak. Ugyanis a felszíni mélyedések, gödrök a belső oldalukról kiáramló anyagot mint valami “optikai homorú tükör” koncentrálják és ez a geometria látszólagos jeteket hoz létre a mag felszínétől néhány kilométer távolságig – utána a gáz és poranyag kikerül az üstökös kómájába. Egy gömb vagy ellipszoid alakú konvex test esetén geometriai jetek nem képződnének, csak a nagyon durva felszínű üstökösmag tud ilyen jet-látványt létrehozni. Az ilyen részletes vizsgálatokat a Rosetta hosszú időtartam alatt lehetővé vált üstökös-közeli megfigyelései tették lehetővé. Az alábbi ábrán ugyanabban a helyi időben, de különböző rálátási geometria mellett, napfelkeltekor a 67P-üstökös magja Hapi régiójában a jetek más és más alakzatban láthatók, jóllehet a jeteknek hasonló elrendeződést kellene mutatniuk a különböző képeken vagy legalábbis egy adott rálátásra egyértelműen visszaállíthatónak kellene lennie a jetek elrendeződésének (források helye, alakjuk, méretük, fényességeloszlásuk…), de ez szemmel láthatólag nincs így.

A 67P-üstökös Hapi régiója felett napfelkeltekor ugyanabban a helyi időben, de különböző rálátási geometria mellett megfigyelhető jetek egészen különböző elrendeződést mutatnak (kép: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA, Nature Astronomy, 21 May 2018).

E sorok írója megjegyzi, hogy az üstökösök jetjeinek magyarázatára még az 2000-es évek elején J.-F. Crifo francia, A. V. Rodionov orosz, Szegő Károly magyar, M. Fulle olasz, J. S. V. Lagerros svéd kutatók által együttműködésben kidolgozott modellben a mag felszíni domborzati viszonyainak hatását teljesen elegendőnek tartották. Azonban a 67P és más, űrszondákkal közelről vizsgált üstökösmagok jetjeinek kialakulását elsősorban a diszkrét felszíni forrásokra lehet visszavezetni. Most a Nature Astronomy folyóiratban közölt következtetés szerint a domborzati viszonyok diszkrét források nélkül mégis létrehozhatnak jeteket, jeteknek látszó “vonalszerű” alakzatokat, például helyi napkeltekor, ami a Crifo és munkatársai által korábban bemutatott lehetőséget is alátámasztja. Tehát a mostani 67P eredmény szerint kétféle jet is lehet az üstökösöknél: a gyakoribb, diszkrét forrásokból eredő gáz- és porsugár, illetve a ritkább, a domborzati viszonyok és rálátási geometria által megfigyelhető jetek, de nyilván mindkét esetben anyagkiáramlás történik a mag felszínéről.

Az üstökösök felszínéről történő anyagkiáramlás és a jetek kialakulása, illetve látványának modellezése további finomításokat igényel a jövőben, a Rosetta most közzétett eredményei is erre mutattak rá.

A Rosetta-űrszonda képfelvevő rendszere segítségével megfigyelt üstökösaktivitás porjetjei kialakulásának részleteiről a Nature Astronomy folyóirat 2018. május 21-i számában megjelent tudományos közlemény számol be, amelynek egyik társszerzője e sorok írója, az MTA Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont Konkoly Thege Miklós Csillagászati intézetének kutatója, aki a Rosetta OSIRIS képfelvevő rendszere által készített felvételek kiértékelésében és azok tudományos értelmezésében vesz részt.

A hír megjelenését a GINOP-2.3.2-15-2016-00003 “Kozmikus hatások és kockázatok” projekt támogatta.

Forrás:

Nature Astronomy folyóiratban megjelent tudományos közlemény (2018. május 21.)

Kapcsolódó internetes oldalak:

Hozzászólás

hozzászólás