Hegyomlás egy üstökösön


2. ábra. A Rosetta szonda navigációs (NavCam) és tudományos képfelvevő kamerái (OSIRIS) által a 67P/C–G-üstökös magjáról és annak Aswan területéről 2015 júliusa és decembere között készített felvételek. A bal felső képen az Aswan terület szirtfalának helyét nyíl mutatja. A jobb felső képen jól látszanak a fényes porsugarak (por-jetek). A bal alsó képen, a nyílnál az üstökösmag belsejének fényesebb anyaga látszik az Aswan szirtfalának leomlása után. A jobb alsó képen a leomlott szirtfal és az omlási törmelék fényes takarója látható az üstökösmag sötétebb környezetébenESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
2. ábra. A Rosetta szonda navigációs (NavCam) és tudományos képfelvevő kamerái (OSIRIS) által a 67P/C–G-üstökös magjáról és annak Aswan területéről 2015 júliusa és decembere között készített felvételek. A bal felső képen az Aswan terület szirtfalának helyét nyíl mutatja. A jobb felső képen jól látszanak a fényes porsugarak (por-jetek). A bal alsó képen, a nyílnál az üstökösmag belsejének fényesebb anyaga látszik az Aswan szirtfalának leomlása után. A jobb alsó képen a leomlott szirtfal és az omlási törmelék fényes takarója látható az üstökösmag sötétebb környezetébenESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Az Európai Űrügynökség Rosetta űrszondája eddig nem látott jelenséget, egy hegyomlást, figyelt meg a 67P/Csurjumov–Geraszimenko-üstökösön.

A felvételeket vizsgáló nemzetközi kutatócsoport tagja Tóth Imre, az MTA CSFK Konkoly-Thege Miklós Csillagászati Intézetének tudományos tanácsadója is. Az ő publikációjukból tudjuk, hogy az omlás következtében feltárult az üstökösmag belső anyaga is. Ez azért fontos, mert az üstökösmagok a Naprendszer ősi anyagát, a keletkezésük idején uralkodó fizikai és kémiai viszonyok lenyomatát szinte változatlanul, eredeti állapotában őrző, egyszerű felépítésű kis égitestek – körülbelül 5 milliárd éves „időkapszulák”. Tanulmányozásukkal a szakértők bepillanthatnak a Naprendszer kialakulásakor végbement fizikai folyamatokba, és megismerhetik a korai Naprendszert.

Az üstökösök gázból és porból álló kómája, gáz- és porcsóvái a Nap hőjének hatására alakulnak ki, amikor a Naphoz közeledve a kis égitest magjának jeges-poros anyaga kiszabadul. Az üstökös kis tömegű, így csekély tömegvonzású magjából könnyen a világűrbe távozhat a gáz és a por. Ezt a folyamatot nevezzük az üstökös aktivitásának, ami olykor a Földről is tanulmányozható. Esetenként egy-egy égi vándornak szabad szemmel is megfigyelhető, látványos gáz- és porcsóvái és fényes feje vagy kómája van, mint például az éppen 20 évvel ezelőtt, 1997 tavaszán hazánkból is jól látható Hale–Bopp-üstökös esetében.

1. ábra. Példák az üstökösök aktivitásának következményeire: a látványos és aktív Hale–Bopp-üstökös széles porcsóvája és egyenes gázcsóvái 1997. április 6-án Marc Chapelet francia amatőr csillagász 300 mm-es teleobjektívvel készített felvételén (bal oldalon).  A 67P/C–G-üstökös magjáról a Rosetta szonda navigációs kamerája (NavCam) által 2015. július 20-án a magtól 171 km-re készített felvételén jól látszanak a por-jetek (jobb oldalon)ESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA Annak megismerésére, hogy valójában hogyan válik aktívvá egy üstökös, honnan és hogyan távozik belőle a gáz és a por, vagyis pontosan milyen az üstökösaktivitás mechanizmusa, az egyik legjobb módszer az, ha űrszondát küldünk egy aktív üstökösmag közvetlen közelébe. A szonda az üstököst már a Naptól nagy távolságra tanulmányozni kezdi, az aktivitás elindulásától a végéig, miközben az üstökös áthalad a pályája Naphoz legközelebb eső pontján, amelynek környékén a legnagyobb az aktivitásának – gáz- és porkibocsátásának – a mértéke.
1. ábra. Példák az üstökösök aktivitásának következményeire: a látványos és aktív Hale–Bopp-üstökös széles porcsóvája és egyenes gázcsóvái 1997. április 6-án Marc Chapelet francia amatőr csillagász 300 mm-es teleobjektívvel készített felvételén (bal oldalon). A 67P/C–G-üstökös magjáról a Rosetta szonda navigációs kamerája (NavCam) által 2015. július 20-án a magtól 171 km-re készített felvételén jól látszanak a por-jetek (jobb oldalon)ESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA Annak megismerésére, hogy valójában hogyan válik aktívvá egy üstökös, honnan és hogyan távozik belőle a gáz és a por, vagyis pontosan milyen az üstökösaktivitás mechanizmusa, az egyik legjobb módszer az, ha űrszondát küldünk egy aktív üstökösmag közvetlen közelébe. A szonda az üstököst már a Naptól nagy távolságra tanulmányozni kezdi, az aktivitás elindulásától a végéig, miközben az üstökös áthalad a pályája Naphoz legközelebb eső pontján, amelynek környékén a legnagyobb az aktivitásának – gáz- és porkibocsátásának – a mértéke.

 

A Rosetta szonda OSIRIS (Optical Spectroscopic and Infrared Remote Imaging System) képfelvevő rendszerének kamerái segítségével a napközelség felé közeledő 67P/C–G-üstökös felszínén sikerült az anyagkibocsátás egy új forrásvidékét azonosítani. Tóth Imre (MTA CSFK Konkoly-Thege Csillagászati Intézet) is részt vett az OSIRIS tudományos kutatócsoportjában és az üstökösmag felszínén levő új aktív terület feltérképezésében.

Az üstökösmag közelében az OSIRIS kamerái többször is rövid ideig tartó intenzív anyagkibocsátást figyeltek meg. Az anyagkibocsátásoknak a felszínen lokalizált forrásaik voltak, amelyeket ugyan nehezen, de az esetek többségében lehetett azonosítani. A legtöbb forrás az üstökösmag két tömbjét elválasztó „nyaki” részen, illetve kör alakú gödrökben, mélyedésekben volt. Azonban csaknem egy hónappal az üstökös napközelsége előtt, 2015. július 10-én a Rosetta navigációs kamerája (NavCam) az üstökösmag Aswan elnevezésű területe felett egy korábban ott nem látott porfelhőt, illetve fényes porsugarat (por-jetet) figyelt meg, ami egy hirtelen végbement anyagkidobás, kitörés poranyaga volt.

Öt nappal később, 2015. július 15-én az OSIRIS nagy felbontású, kis látószögű kamerájának (NAC) részletes felvételein pontosabban azonosítani lehetett a porkitörés helyét az A 67P/C–G területeit, felszíni alakzatait az ókori – esetenként a későbbi – Egyiptommal kapcsolatos földrajzi, mitológiai, történelmi, illetve az egyiptológiai kutatásokra utaló kifejezésekkel nevezték el; Aswan például Asszuánt jelent. Aswan területen. A részletes felvételeken az Aswan meredek falú szakadékfala, szirtfala (meredély, „partnyesés” vagy „rézsű”) területén egy addig nem látott éles, fényes peremet lehetett megfigyelni. (Ugyanis már voltak ugyanerről a meredek falról és környezetéről korábbi részletes NAC-felvételek, amelyekkel a jelenlegieket össze lehetett hasonlítani, és a változások szembetűnőek voltak.) Ami korábban csak sejtés volt, most beigazolódott:

a meredek szirtfalak is lehetnek az üstökösmag-aktivitás forrásai (sőt a hirtelen, rövid idő alatt végbemenő kitörések formájában kiszabaduló gáz- és porkibocsátásoknak is).

 

2. ábra. A Rosetta szonda navigációs (NavCam) és tudományos képfelvevő kamerái (OSIRIS) által a 67P/C–G-üstökös magjáról és annak Aswan területéről 2015 júliusa és decembere között készített felvételek.  A bal felső képen az Aswan terület szirtfalának helyét nyíl mutatja.  A jobb felső képen jól látszanak a fényes porsugarak (por-jetek).  A bal alsó képen, a nyílnál az üstökösmag belsejének fényesebb anyaga látszik az Aswan szirtfalának leomlása után.  A jobb alsó képen a leomlott szirtfal és az omlási törmelék fényes takarója látható az üstökösmag sötétebb környezetébenESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
2. ábra. A Rosetta szonda navigációs (NavCam) és tudományos képfelvevő kamerái (OSIRIS) által a 67P/C–G-üstökös magjáról és annak Aswan területéről 2015 júliusa és decembere között készített felvételek.
A bal felső képen az Aswan terület szirtfalának helyét nyíl mutatja.
A jobb felső képen jól látszanak a fényes porsugarak (por-jetek).
A bal alsó képen, a nyílnál az üstökösmag belsejének fényesebb anyaga látszik az Aswan szirtfalának leomlása után.
A jobb alsó képen a leomlott szirtfal és az omlási törmelék fényes takarója látható az üstökösmag sötétebb környezetébenESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

 

A szublimációval kiáramló gáz magával ragadja és eltávolítja a felszínről a poranyagot, így alakítva ki a mag felett megfigyelhető porfelhőt, esetleg porsugarat, por-jetet. Tehát nem szükséges szuperillékony anyag, pl. szén-monoxid vagy szén-dioxid egy üstököskitörés létrejöttéhez, hanem a felszín egy meredek falának leomlása is elegendő. Természetesen az üstökösmag kis felszíni gravitációja is okozhatja a laza, nagyon porózus szerkezetű poros-jeges anyagú fal leomlását, „suvadását”, vagyis a lejtőcsuszamlást. Az OSIRIS megfigyelése megmutatta azt is, hogy milyen törmeléket eredményez a fal lecsúszása, milyen a kisebb-nagyobb szemcsék és tömbök eloszlása a szirtfal tövében, hogyan megy végbe a fal anyagának feldarabolódása, morzsolódása.

 

3. ábra. Az OSIRIS képfelvételei alapján készített térbeli (3D) üstökösmag-modell az Aswan szirtfal leomlása előtt (a), a leomlást megelőző repedéssel (c) és a leomlás után (b, d).  A törésvonal nagyjából 1 méter széles volt, és mintegy 12 méterre húzódott a szirtfal omlás előtti peremétől (c).  Az üstökösmag felszín alatti, fényesebb anyaga is megfigyelhetővé vált (b, d).  A leomlott fal méreteit a (d) panel mutatja: mintegy 57, illetve 81 m a szélessége és mintegy 65 m a magasságaESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA
3. ábra. Az OSIRIS képfelvételei alapján készített térbeli (3D) üstökösmag-modell az Aswan szirtfal leomlása előtt (a), a leomlást megelőző repedéssel (c) és a leomlás után (b, d).
A törésvonal nagyjából 1 méter széles volt, és mintegy 12 méterre húzódott a szirtfal omlás előtti peremétől (c).
Az üstökösmag felszín alatti, fényesebb anyaga is megfigyelhetővé vált (b, d).
A leomlott fal méreteit a (d) panel mutatja: mintegy 57, illetve 81 m a szélessége és mintegy 65 m a magasságaESA/Rosetta/MPS, OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Az OSIRIS-megfigyeléseknek köszönhetően bepillanthattunk az üstökösmag felszíne alá:

tanúi lehettünk az Aswan-szirtfalleomlás következményeképp bekövetkező üstököskitörésnek. A szirtfal leomlása, a külső borítás lecsúszása után felszínre került az üstökösmag – ugyan csak legfelső, de mégis – belső része. Ez, valamint a lecsúszott törmelék kisebb-nagyobb, friss, jeges-poros tömbjei sötét, alacsony fényvisszaverő képességű környezetükhöz képest világosabbak, fényvisszaverő képességük nagyobb. Ugyanis az üstökösmag felszínének legnagyobb része a beeső napfénynek csupán 4%-át veri vissza, azaz fényvisszaverő képessége 0,04, míg a csuszamlás után felszínre került anyagé 0,4-nél is nagyobb, vagyis a 40%-ot is meghaladhatja ez az arány.

Az OSIRIS NAC kamera felbontása lehetővé tette a mintegy 0,3 méteres tömbök azonosítását is. A megfigyelt tömbök mérete 0,3–16 méter közötti. A fal omlása előtt a 1,5 méteresnél nagyobb tömbök felszíni gyakorisága 11 784 volt négyzetkilométerenként, a fal leomlása után ez az érték 18 438 négyzetkilométerenkénti sűrűségre növekedett. A növekedést elsősorban a 1,5–3 méteres tömbök számának jelentős növekedése tette ki. A becslések szerint a leomlott anyag térfogatának 1%-a a kitörés porfelhőjében távozott, ami az üstökösmag 0,535 gramm köbcentiméterenkénti átlagsűrűsége mellett azt jelenti, hogy a kitörés során 108 tonna anyag hagyta el az üstökös magját. A Nature Astronomyban megjelent cikk tárgyalja a sziklafal leomlásának lehetséges fizikai okát is: ez a hősokk, összefüggésben az üstökösmag tengely körüli forgásával. A hősokkot a napi gyors és nagymértékű hőingadozás válthatta ki. E hipotézis összhangban van az üstökös anyagával és a földi laboratóriumokban végzett üstökösszimulációs kísérletekkel is.

 

Previous A víz világnapja - Vizes napok az Agórában
Next Élet egy bombatölcsérben

No Comment

Leave a reply

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.