Fehlen von Emissionen

Europäisches Südliches Observatorium

http://www.eso.org/
Ein Spektrum des Kometen Hale-Bopp
11. September 1995

Komet Hale-Bopp ist dafür bekannt, dass er eine helle Hülle hat, trotz seiner großen Distanz von der Sonne, fast 1.000 millionen km. Beobachtungen haben gezeigt, dass diese Hülle aus Staubpartikeln von verschiedenen Größen besteht, die aus dem Kometenkern ausgeworfen worden sind.

Aber was verursacht diesen Ausfluss von Staub? Die meisten Kometenspezialisten glauben, dass ein besonderes Gas als "Agent" agieren muss. Wenn Moleküle aus den Feststoffen im Kern verdampfen, entweder aufgrund der Erhitzungsaktion des einfallenden Sonnenlichts, oder aufgrund von einem gewissen unbekannten Energie-produzierenden Mechanismus, dann nehmen sie Staubteilchen mit und drücken sie raus. Obwohl wir die gasförmigen Moleküle vielleicht nicht sehen, die sich schnell in den umgebenden Weltraum zerstreuen, beobachten wir tatsächlich die Reflektion des Sonnenlichtes von den viel größeren, sich langsamer bewegenden Staubteilchen.

Astronomen würden gerne wissen, was für ein Gas für die große Menge an Staub verantwortlich ist, der jetzt rund um den Kern von Komet Hale-Bopp beobachtet wird. Dies würde auch die Präsenz solchen Materials im Kern beweisen.

Man glaubt, dass Kometen im Wesentlichen aus Wassereis (H2O) bestehen, aber die Temperatur auf der gegenwärtigen Distanz von der Sonne (~125 K, oder -150 C) ist zu tief, als dass irgendeine beträchtliche Menge an Wassereis verdampft. Daher ist es unwahrscheinlich, dass Wassermoleküle in diesen Prozess verwickelt sind. Cyansäre (HCN), Kohlenmonoxid (CO) oder Kohlendioxid (CO2) sind wahrscheinlichere Kandidaten.

Allerdings, wenn sie den Kern waschen, werden diese Moleküle gespalten und/oder eher schnell vom Sonnenlicht und/oder den Sonnenwindteilchen ionisiert. Ihre Präsenz kann stattdessen angezeigt werden durch die Entdeckung von CN (Chloracetophenon) (Radikal) und CO+ (Ion). Diese beiden Moleküle senden Strahlung im ultravioletten Teil des Spektrums aus; CN bei ~ 3883 A (388.3 nm) und CO+ bei ~ 4010 beziehungsweise ~ 4260 A. Ein Weg, um zu entscheiden, was für ein Gas den beobachteten Staubausfluss verursacht hat, ist es also, ein Spektrum von Hale-Bopp zu bekommen, das diese spektrale Region abdeckt.

Pressephoto 27/95 [87K] zeigt solch ein Spektrum, nachdem es vorläufiger Bildverarbeitung unterworfen worden ist. Es basiert auf einem Hale-Bopp-Spektrum, das am Morgen des 5. Septembers 1995 bekommen wurde, durch einen Besuch bei der Astronomin Birgitta Nordström (Observatorium der Universität von Kopenhagen, Dänemark) mit einem CCD (Ladungsgekoppeltes Gerät) auf dem Boller & Chivens-Spektrograph am ESO 1,5-Meter-Teleskop bei La Silla. Die Belichtung dauerte 30 Minuten und der Schlitz wurde in Ost-West-Richtung platziert. Hector Vega (ESO) assistierte während dieser Beobachtung.

Diese Datei wurde zusammen mit den Kalibrierungsdateien zu Heike Rauer (Observatoire de Meudon, Paris, Frankreich) geschickt, die eine vorläufige Reduktion durchführte. In diesem Prozess wurden die Instrumente und Himmelsartefakte gelöscht und das Kometenspektrum wurde in das Spektrum eines G0-Sterns aufgeteilt, wessen Spektrum demjenigen der Sonne stark ähnelt. Diese Prozedur löscht so weit wie möglich die Mitwirkung des Sonnenlichtes, das vom Kometenstaub reflektiert wird, und verbessert jede überschüssige Emission, zum Beispiel aus den oben erwähnten Gasmolekülen.

Das Spektrum deckt die Region von rund 3848 A (links) bis 4841 A (rechts) ab. Die Skale ist linear und die Pixelgröße in der Richtung der Streuung ist 3 A. Ein paar vertikale, dunkle Linien werden gesehen, zum Beispiel bei 3880, 3933, 3969, 4034 und 4695 A; sie werden verursacht von unvollständiger Subtraktion des Himmelsspektrums, das gleichzeitig aufgenommen wird.

Wie man sieht, ist da kein Zeichen von CN und CO+Emissionslinien bei den angezeigten Wellenlängen in diesem Spektrum. Sie hätten sich als weiße Linien gezeigt, die sich über und unter das sonst "flache" Spektrum ausdehnen. Die Sensitivität dieser Beobachtungen war offensichtliche nicht genug, um solche Emissionen zu entdecken, wenn sie überhaupt präsent waren. Tatsächlich wurde diese Ausrüstung nicht für diese besondere Art der Beobachtung optimiert, die im Laufe eines anderen Beobachtungsprogrammes gemacht wurde, das mit galaktischen Sternen von geringer Metallfülle beschäftigt war.

Dieses negative Ergebnis kann auf mehrere Weisen interpretiert werden. Entweder war da schon immer sehr wenig Gas von diesem Typ im Komet Hale-Bopp und ein anderer, soweit unbekannter Agent ist aktiv, oder der gasförmige Ausfluss hat in der Zwischenzeit gestoppt. Andere Beobachtungen werden gebraucht, um mehr Licht auf diese Frage zu werfen.

Europäisches Südliches Observatorium

http://www.eso.org/
25. August 1995

Die ESO-Beobachtungen sind von vielen verschiedenen Typen und haben viele Beobachter involviert. Am 1,5 Meter Schwedischen ESO-Submillimetre Teleskop (SEST) suchten Albert Nummelin, Anne-Marie Lagrange und Thierry Forveille am 3-4. und 9-10. August nach Emissionen aus dem CO-Molekül. Laut einer Theorie kann CO-Gas möglicherweise der treibende Agent sein, der verantwortlich ist für Staubteilchen, die sich vom Kometenkern 'abheben', wenn er mehr als rund 750 millionen Kilometer von der Sonne weg ist. Bis zu der Sensitivitätsgrenze dieser Beobachtungen wurden allerdings keine Emissionen von CO gesehen, was wichtige Einschränkungen auf den vorgeschlagenen Mechanismus platzierte.

Normalerweise ist CN eines der ersten Moleküle, die in der Hülle der Kometen entdeckt werden, die sich der Sonne nähern. Zum Beispiel wurden im Halleyschen Kometen Emissionen von CN erst auf heliozentrischer Distanz von rund 725 millionen Kilometern gesehen. Es wäre daher von großem Interesse, zu lernen, ob CN jetzt schon in der Hülle des Komten Hale-Bopp präsent ist. Spektroskopische Beobachtungen mit dem ESO 1,5-Meter-Teleskop wurden durchgeführt von Anne-Marie Lagrange, Jean Luc Beuzit, Stephane Guisard und Pierpaolo Bonfanti am 3-4. und 9-10. August. Sie sind jetzt reduziert worden und zeigen keine solche Emission. Bei der gegenwärtigen Distanz des Kometen von der Sonne ist die Temperatur zu gering, als dass Wassereis (die Hauptkomponente von Kometenkernen) effizient verdampft, und mit der Nicht-Entdeckung von CO und CN ist das Treibgas, das die gut sichtbare Staubhülle um den Kern des Kometen Hale-Bopp herum produziert hat, immer noch unbekannt.