Solar Orbiter kruist de staarten van komeet ATLAS

Solar Orbiter werd gelanceerd op 10 februari 2020. Sinsdien hebben wetenschappers en ingenieurs, met uitzondering van een korte onderbreking als gevolg van de coronaviruspandemie, een reeks tests en opstellingsroutines uitgevoerd die bekend staan als 'commissioning' ofwel ingebruikname.  

De einddatum voor deze fase werd vastgesteld op 15 juni, zodat het ruimtevaartuig twee dagen later volledig functioneel kon zijn tijdens zijn eerste passage vlakbij de zon, ofwel perihelium, medio juni. De ontdekking van deze onverwachte ontmoeting met de komeet maakte de zaken echter dringender. 

Rustig vliegen door de staart van een komeet is een zeldzame gebeurtenis voor een ruimtemissie, iets waarvan wetenschappers weten dat het slechts zes keer eerder is gebeurd voor missies die niet specifiek op kometen jagen. Al deze ontmoetingen zijn pas achteraf ontdekt met behulp van de data van het ruimtevaartuig. De aankomende doorsteek van Solar Orbiter is de eerste die van tevoren wordt voorspeld. 

Dit werd opgemerkt door Geraint Jones van het UCL Mullard Space Science Laboratory (Verenigd Koninkrijk), die zich 20 jaar heeft toegewijd aan het onderzoeken van dergelijke gebeurtenissen. Hij ontdekte in het jaar 2000 de eerste toevallige ontmoeting met de staart, terwijl hij een vreemde storing opmerkte in de data van het ESA/NASA Ulysses-ruimtevaartuig uit 1996, een missie voor het bestuderen van de zon. Deze studie toonde aan dat het ruimtevaartuig de staart van komeet Hyakutake had doorkruist, ook bekend als ‘The Great Comet of 1996’. Vlak na de bekendmaking, doorkruiste Ulysses de staart van een andere komeet, en vervolgens een derde staart in 2007.

Eerder deze maand, toen Geraint zich realiseerde dat Solar Orbiter binnen enkele weken 44 miljoen kilometer onder komeet C/2019 Y4 (ATLAS) zou liggen, waarschuwde hij onmiddellijk het ESA-team.

Bonuswetenschap

Solar Orbiter is uitgerust met 10 in-situ en remote sensing instrumenten om de zon te onderzoeken en de stroom van geladen deeltjes die de zon in de ruimte vrijgeeft – de zonnewind. Gelukkig zijn de vier in-situ instrumenten ook uitermate geschikt om de staarten van de komeet te signaleren, omdat deze de omstandigheden rondom het ruimtevaartuig waarnemen en zo gegevens over de stofkorrels en de elektrisch geladen deeltjes die door de komeet worden afgegeven kunnen terugsturen. Deze uitstoten vormen de twee staarten van de komeet: de stofstaart die in de baan van de komeet achterblijft en de ionenstaart die direct van de zon afwijst.

Solar Orbiter heeft reeds de ionenstaart doorkruist zal op 6 juni de stofstaart van komeet ATLAS doorkruisen. 

Wanneer Solar Orbiter de stofstaart doorkruist, is het, afhankelijk van de dichtheid  – welke uiterst moeilijk te voorspellen is – mogelijk dat één of meer kleine stofkorrels het ruimtevaartuig raken met een snelheid van tientallen kilometers per seconde. Hoewel er geen aanzienlijk risico voor het ruimtevaartuig is, zullen de stofkorrels zelf bij de inslag verdampen, waardoor er kleine wolken van elektrisch geladen gas of plasma ontstaan, die gedetecteerd zouden kunnen worden door het Radio and Plasma Waves (RPW) instrument.

“Een onverwachte ontmoeting zoals deze biedt een missie unieke mogelijkheden en uitdagingen, maar dat is goed! Kansen zoals deze behoren tot het avontuur van de wetenschap,” zegt Günther Hasinger, ESA-directeur voor Wetenschap.

Een van die uitdagingen was dat de instrumenten waarschijnlijk niet allemaal op tijd klaar zouden zijn vanwege de ingebruikname. Nu zullen, dankzij de geweldige inzet van de instrumentteams en het operationele team van de ESA-missie, alle vier de in-situ instrumenten geactiveerd zijn en data verzamelen, ook al zullen de instrumenten op bepaalde momenten weer in de ingebruiknamemodus moeten worden gezet om ervoor te zorgen dat de deadline van 15 juni wordt gehaald. 

“Met deze vooruitzichten zijn we voorbereid op wat komeet ATLAS ons te vertellen heeft,” zegt Daniel Müller, ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter.

Het onverwachte verwachten

Een andere uitdaging is het gedrag van de komeet. Komeet ATLAS werd ontdekt op 28 december 2019. In de de daaropvolgende maanden werd de komeet zo helder dat astronomen zich afvroegen of deze in mei wel met het blote oog zou kunnen worden gezien.

Helaas is begin april de komeet gefragmenteerd. Als gevolg daarvan is de helderheid van de komeet ook aanzienlijk gedaald, waardoor deze niet meer met het blote oog kon worden waargenomen. Een verdere fragmentatie medio mei heeft de komeet nog verder verkleind, waardoor deze minder snel door Solar Orbiter kon worden gedetecteerd.  

Hoewel de waarnemingskansen zijn afgenomen, is het proberen nog steeds de moeite waard volgens Geraint.

“Bij elke ontmoeting met een komeet leren we meer over deze fascinerende objecten. Als Solar Orbiter de aanwezigheid van komeet ATLAS signaleert, leren we meer over de interactie tussen kometen en de zonnewind, en kunnen we bijvoorbeeld controleren of onze verwachtingen van het gedrag van de stofstaart overeenkomen met onze modellen,” legt hij uit. “Alle missies die kometen tegenkomen leveren stukjes van de puzzel op.”

Geraint is de hoofdonderzoeker van ESA’s toekomstige Comet Interceptor missie, bestaande uit drie ruimtevaartuigen en die in 2028 zal worden gelanceerd. Deze zal zeer dicht in de buurt vliegen van een komeet, welke dichter bij de lanceringsdatum zal worden gekozen (of zelfs na de lancering).

Langs de zon scheren

Solar Orbiter vliegt momenteel rond de zon tussen de banen van Venus en Mercurius. Het eerste perihelium zal plaatsvinden op 15 juni, circa 77 miljoen kilometer van de zon. In de komende jaren zal het veel dichterbij komen, binnen de baan van Mercurius, circa 42 miljoen kilometer van het zonneoppervlak. 

“Deze staartkruising is ook spannend omdat het voor het eerst op zo’n korte afstand van de zon zal plaatsvinden, met de komeetkern in de baan van Mercurius,” zegt Yannis Zouganelis, plaatsvervangend ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter. 

Het begrijpen van de stofomgeving in het binnenste van het zonnestelsel is een van de wetenschappelijke doelstellingen van Solar Orbiter.

“Kometen die zich nabij de zon bevinden zoals komeet ATLAS vormen bronnen van stof in de binnenste heliosfeer en dus zal deze studie ons niet alleen helpen om de komeet te begrijpen, maar ook de stofomgeving van onze ster,” voegt Yannis toe.

Het kijken naar een ijskoud voorwerp in plaats van naar de brandende zon is zeker een spannende – en onverwachte – manier van Solar Orbiter om zijn wetenschappelijke missie te beginnen, maar dat is de essentie van de wetenschap. 

“Wetenschappelijke ontdekking is gebaseerd op een goede planning en kalmte. In de drie maanden na de lancering heeft het Solar Orbiter-team al bewezen dat het voor beide klaar is,” zegt Daniel.

Opmerkingen voor editors

‘Prospects for the In Situ detection of Comet C/2019 Y4 ATLAS by Solar Orbiter’ door G. Jones et al (2020) is gepubliceerd in Research Notes of the AAS.

Solar Orbiter is een door ESA geleide missie met sterke deelname van NASA. Dit is de eerste middelgrote missie van het Cosmic Vision 2015-25 programma, de huidige planningscyclus voor ESA's wetenschappelijke ruimtemissies.

Voor meer informatie:
Geraint Jones
UCL Mullard Space Science Laboratory, VK
E-mail: g.h.jones@ucl.ac.uk

Daniel Müller
ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter
European Space Agency
E-mail: daniel.mueller@esa.int

Yannis Zouganelis
Plaatsvervangend ESA-projectwetenschapper voor Solar Orbiter
European Space Agency
E-mail: yannis.zouganelis@esa.int

ESA Media Relations
E-mail: media@esa.int