Hubble erfasst unerwartet das Auseinanderbrechen eines Kometen
Der Komet K1, dessen vollständiger Name Komet C/2025 K1 (ATLAS) lautet, hatte gerade seinen sonnennächsten Punkt hinter sich gebracht und bewegte sich aus dem Sonnensystem hinaus. Obwohl er noch wenige Tage zuvor intakt gewesen war, zerbrach K1 in mindestens vier Teile, während das Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA ihn beobachtete. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies gerade während der Beobachtung durch Hubble geschieht, ist außerordentlich gering.
Der Komet K1, dessen vollständiger Name Komet C/2025 K1 (ATLAS) lautet – nicht zu verwechseln mit dem interstellaren Kometen 3I/ATLAS –, war nicht das ursprüngliche Ziel einer aktuellen Hubble-Studie.
„Manchmal entstehen die besten wissenschaftlichen Erkenntnisse durch Zufall“, sagte einer der Forschenden John Noonan, Professor im Fachbereich der Physik an der Auburn University in Alabama. „Dieser Komet wurde beobachtet, weil unser ursprünglicher Komet aufgrund einiger neuer technischer Einschränkungen, die nach der Bewilligung unseres Antrags auftraten, nicht sichtbar war. Wir mussten ein neues Ziel finden – und genau in dem Moment, als wir ihn beobachteten, zerbrach er zufällig, was die denkbar geringste Wahrscheinlichkeit hatte.“
Noonan wusste nicht, dass K1 zerbrochen war, bis er sich die Bilder am Tag nach der Aufnahme des Hubble-Teleskops ansah. „Als ich mir die Daten zum ersten Mal ansah, stellte ich fest, dass auf diesen Bildern vier Kometen zu sehen waren, obwohl wir ursprünglich nur einen beobachten wollten“, sagte Noonan. „Da wussten wir, dass es sich um eine ganz besondere Beobachtung handelte.“
Dies ist ein Experiment, das die Forschenden schon immer mit Hubble durchführen wollten. Sie hatten zahlreiche Hubble-Beobachtungen vorgeschlagen, um den Zerfall eines Kometen zu verfolgen. Da sich solche Beobachtungen jedoch nur sehr schwer planen lassen, waren sie bisher nie erfolgreich.
„Dass wir eigentlich nur einen gewöhnlichen Kometen untersuchen wollten und er uns buchstäblich vor den Augen zerfällt, hat eine gewisse Ironie", sagte der leitende Forscher Dennis Bodewits, ebenfalls Professor der Physik an der Auburn University.
Die Ergebnisse wurden heute in der Fachzeitschrift Icarus veröffentlicht.
„Kometen sind Überbleibsel aus der Entstehungszeit des Sonnensystems, sie bestehen also aus ‚altem Material‘ – den Urstoffen, aus denen unser Sonnensystem entstanden ist“, erklärte Bodewits. „Aber sie sind nicht unversehrt – sie wurden erhitzt, sie wurden der Sonne und kosmischer Strahlung ausgesetzt. Wenn wir die Zusammensetzung eines Kometen betrachten, lautet die Frage, die wir uns immer stellen also: ‚Ist dies eine ursprüngliche Eigenschaft oder ist es eine Weiterentwicklung?‘ Indem man einen Kometen aufbricht, kann man das uralte Material sehen, das noch nicht verändert wurde.“
Hubble hielt fest, wie sich K1 in mindestens vier Teile aufspaltete, jeweils mit einer eigenen Koma , der nebelige Hülle aus Gas und Staub, die den eisigen Kern eines Kometen umgibt. Hubble konnte die Fragmente gestochen scharf auflösen, während sie vom Boden aus nur wie kaum unterscheidbare Flecken aussahen.
Die Hubble-Bilder wurden nur einen Monat nach K1s größter Annäherung an die Sonne, dem sogenannten Perihel, aufgenommen. Das Perihel von K1 lag innerhalb der Umlaufbahn des Merkur, also etwa ein Drittel der Entfernung zwischen der Erde und der Sonne. Während des Perihels erfährt ein Komet seine intensivste Erwärmung und maximale Belastung. Kurz nach dem Perihel neigen einige Kometen mit besonders langen Umlaufzeiten wie K1 dazu, auseinanderzufallen.
Bevor er zerbrach, war K1 wahrscheinlich etwas größer als ein durchschnittlicher Komet, mit einem Durchmesser von etwa 8 km. Das Team schätzt, dass der Komet acht Tage vor der Beobachtung durch Hubble zu zerfallen begann. Hubble nahm drei 20-Sekunden-Aufnahmen auf, eine an jedem Tag vom 8. bis zum 10. November 2025. Während der Beobachtung des Kometen zerbrach dann auch eines der kleineren Stücke von K1.
Da das Hubble-Teleskop dank seiner hohen Auflösung besonder kleine Details erkennen kann, konnte das Team die Geschichte der Fragmente bis zu dem Zeitpunkt vor ihrem Zerbrechenzurückverfolgen. Damit konnten sie den zeitlichen Ablauf rekonstruieren. Dabei stießen sie jedoch auf ein Rätsel: Warum gab es eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, als der Komet zerbrach, und dem, als von der Erde aus helle Eruptionen von dem Kometen zu sehen waren? Als der Komet zerfiel und sein inneres Eis freilegte, warum leuchtete er nicht sofort auf?
Das Team hat einige Theorien. Der größte Teil der Helligkeit eines Kometen besteht aus Sonnenlicht, welches von Staubkörnern in seiner Koma reflektiert wird. Doch wenn ein Komet aufbricht, legt er reines Eis aus seinem inneren frei. Möglicherweise muss sich jedoch erst eine Schicht aus trockenem Staub über dem reinen Eis bilden und wieder abgetragen werden. Oder es muss erst Wärme unter die Oberfläche des Kometenteils gelangen, um dort Druck aufzubauen und schliessliche eine sich ausdehnende Staubhülle abzustoßen.
„Noch nie zuvor hat Hubble einen zerfallenden Kometen so kurz nach seinem tatsächlichen Auseinanderbrechen eingefangen. Meistens geschieht dies erst einige Wochen bis einen Monat später. In diesem Fall konnten wir es jedoch bereits wenige Tage danach beobachten“, sagte Noonan. „Dies verrät uns etwas sehr Wichtiges über die physikalischen Vorgänge an der Oberfläche des Kometen. Möglicherweise beobachten wir gerade genau den Zeitraum, der benötigt wird, bis sich eine ausreichende Staubschicht gebildet hat, die dann durch das Gas ausgestoßen werden kann.“
So spannend diese Erkenntnisse auch sind, der beste Teil steht den Forschenden noch bevor. Das Team freut sich darauf, die Analyse der vom Kometen stammenden Gase abzuschließen. Bereits jetzt zeigen bodengestützte Analysen, dass K1 chemisch sehr ungewöhnlich ist – im Vergleich zu anderen Kometen weist er einen deutlich geringeren Kohlenstoffgehalt auf. Spektroskopische Analysen mit den Hubble-Instrumenten STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) und COS (Cosmic Origins Spectrograph) dürften noch viel mehr über die Zusammensetzung von K1 und die Ursprünge unseres Sonnensystems enthüllen.
K1 ist heute eine Ansammlung von Truemmerteilen, die sich etwa 400 Millionen Kilometer von der Erde entfernt befinden. Er kann von der Erde aus im Sternbild Fische beobachtet werden und bewegt sich aus dem Sonnensystem hinaus, wobei es unwahrscheinlich ist, dass er jemals hierher zurückkehren wird. Astronom*innen stellen fest, dass Kometen mit langen Umlaufzeitenwie K1 mit höherer Wahrscheinlichkeit zerfallen als ihre kurzweiligeren Verwandten, wie beispielsweise 67P/Churyumov-Gerasimenko, der von der Rosetta-Mission der ESA angeflogen wurde. Der Grund dafür ist jedoch noch nicht bekannt. Der Comet Interceptor der ESA, dessen Start in den nächsten Jahren geplant ist, wird die erste Mission sein, die einen Kometen mit längerer Umlaufzeit besucht. „Hubbles zufällige Beobachtung von K1 wird uns helfen zu verstehen, warum manche Kometen auseinanderbrechen, und uns einen ersten Einblick in ihr Inneres gewähren“, sagte einer der Autoren Prof. Colin Snodgrass von der Universität Edinburgh in Schottland und interdisziplinärer Wissenschaftler für die Comet-Interceptor-Mission. „Diese neuen Ergebnisse werden die detaillierten Erkenntnisse über einen langperiodischen Kometen ergänzen, die wir durch Comet Interceptor gewinnen werden, und Astronomen dabei helfen, das Ziel der Mission auszuwählen.“
Weitere Informationen
Das Hubble-Weltraumteleskop ist ein Projekt internationaler Zusammenarbeit zwischen der ESA und der NASA.