Waren sie ehemals Vorboten schlimmer Ereignisse, so erzählen sie uns heute vieles aus der Zeit der Entstehung unseres Sonnensystems.

Benennung

Das Erscheinen eines hellen Kometen ist in der Tat ein eindruckvolles Naturschauspiel, zumal wenn man ein solches Objekt etwa ein- oder zweimal pro Jahrzehnt mit bloßem Auge beobachten kann. Kometen sind kleine Körper unseres Sonnensystems, ihr häufig überraschendes Auftauchen (nur etwa 40% aller Kometen kehren regelmäßig wieder) hat die Menschen früher häufig dazu veranlasst, sie als Vorboten schlimmer oder auch positiver Ereignisse anzusehen.

1996 passierte der Komet Hyakutake die Erde in 14 Millionen [km] Entfernung. Überraschend war, dass er recht stark im Röntgenlicht strahlte. Normalerweise sind für solche Strahlungen Kernprozesse erforderlich, wie sie im Innern von Sternen stattfinden. Kometen jedoch sind die kalten „Eisberge“ des Sonnensystems. Man nimmt an, dass hier Teilchen der Koma (siehe weiter unten), durch den Sonnenwind geschockt, zur Röntgenemission angeregt wurden.

Man benennt die Kometen zunächst nach der Jahreszahl ihres Erscheinens mit einer fortlaufenden Buchstabenkennzeichnung für die Reihenfolge der Entdeckung, z.B. 2003a, 2003b usw. Ist später die Bahn des Kometen gut bekannt, erfolgt als endgültige Bezeichnung die Jahreszahl des Periheldurchgangs mit einer römischen Ziffer für die Reihenfolge der Durchgänge. Periodisch wiederkehrende Kometen erhalten des Zusatz P, auch eine Namensgebung nach dem Entdecker ist üblich. So kann der wohl bekannteste, der Halleysche Komet benannt werden nach:

P/Halley = 1982i = 1986III

Aufbau

Seitdem die Raumsonde Giotto 1986 den Halleyschen Kometen näher untersuchen konnte, sind einige Rätsel dieser Objekte gelöst worden. Kometen sind mit die dunkelsten Körper des Sonnensystems, Halley hat z.B. eine Albedo von nur 0,04. Wenn sich ein Komet der Sonne nähert, wird er allerdings deutlich heller. Woran liegt das?

Der relativ kleine Kometenkern entwickelt jetzt durch die Strahlungen der Sonne eine Atmosphäre aus Gas und Staub, die man Koma nennt. Die Teilchen der Atmosphäre reflektieren das Sonnenlicht oder werden hierdurch zu Strahlungsemissionen angeregt.

Der Komet Hale-Bopp in einer Aufnahme aus 1997. Er war einer der hellsten Kometen in der Vergangenheit. Hale-Bopp hatte vor Eintritt ins Sonnensystem eine Periode von 4206 Jahren, wurde aber durch Jupiter abgelenkt und kehrt jetzt nach 2380 Jahren zurück. Deutlich kann man Staub-  und Ionenschweif unterscheiden    (siehe weiter unten).

Aufbau – Der Kern

Der eigentliche Kern eines Kometen besteht aus einer lockeren Mischung verschiedener Eisarten und festen Staubpartikeln. Nicht ganz zu Unrecht bezeichnet man daher Kometenkerne häufig als Schmutzige Schneebälle. Als Eis finden wir im Kern in der Hauptsache (bis zu etwa 80 %) Wassereis, daneben auch größere Anteile von gefrorenem Ammoniak (NH₃) und Methan (CH₄). Letztere Eise bezeichnet man oft als Gefrorene Gase, weil sie unter Erdbedingungen normalerweise gasförmig auftreten. Geringere Mengen von Kohlenmonoxid (CO), Kohlendioxid (CO₂), Blausäure (HCN) sowie weitere einfache Verbindungen wie Formaldehyd und Ethylen vervollständigen das Eisgemisch.

Um einmal einen Blick direkt auf einen Kometen werfen zu können, startete die NASA 1998 die eigens hierzu entwickelte Raumsonde Deep Space 1. In sehr riskanten Manövern, bei denen durchaus der Verlust des Gerätes einkalkuliert war, gelangen die bislang besten Aufnahmen eines Kometenkerns. Wir sehen den Kern des Kometen Borrelly, ein „Schneeball“ von 8 [km] Länge. Borrelly ist inzwischen recht inaktiv, d.h. er bildet kaum noch eine Koma aus, da er seine flüchtigen Bestandteile im Laufe vieler Sonnenpassagen verloren hat.

Die dem Eis beigemischten Staubpartikel finden wir überwiegend in der Größenordnung von 0,0001 bis zu 0,1 [mm], es können jedoch auch Gesteinsbrocken von bis zu mehreren Metern Durchmesser im Eis eingeschlossen sein. Der Staub besteht einerseits aus organischen Verbindungen, in der Hauptsache also aus den Elementen Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N), man spricht deshalb von den CHON- Teilchen. Auf der anderen Seite enthält der Staub silikatisches Material, das aus den Elementen Silizium (SI), Magnesium (Mg), Aluminium (Al) und Sauerstoff aufgebaut ist. In der Frühzeit der Erde könnte durch Einfang von Kometen der Hauptanteil an Wasser auf den Planeten gelangt sein, möglicherweise dienten sie auch zur „Impfung“ mit primitiven organischen Verbindungen, aus denen sich später das Leben entwickeln konnte (siehe hierzu auch Kosmische (Bio-)Chemie).

Kometenkerne sind einfach strukturierte Körper. Ein vermutlich fester Kern aus Gesteinsmaterial wird umschlossen von einem Gemisch verschiedener Eise, welches mit Staub und Gesteinsbrocken durchsetzt ist. Im Laufe der Zeit bildet sich eine äußere, feste Kruste, weil der Eisanteil schneller abgetragen wird als die Staubkörnchen. Bei Erwärmung durch die Sonnennähe sublimiert das Eis im Innern und Gase durchbrechen nun als Jets die Kruste, von der jetzt auch Staub in die Koma mitgerissen wird.

Aufbau – Die Koma

Wenn nun also der Komet auf seiner Bahn eine Distanz zur Sonne unter etwa 5 AE erreicht, beginnt das Eis seiner Oberfläche zu sublimieren (Sublimation: Der direkte Übergang vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand) und die Koma bildet sich aus. Dabei werden die eingelagerten Staubteilchen mitgerissen, und zwar mit Ablösegeschwindigkeiten von 100 bis 1000 [m/s]. Durch die Sonneneinstrahlung kommt es so zu einem Masseverlust von rund 0,1 Tonnen je Sekunde bei „alten“, schon oft ins Sonnensystem eingedrungenen Kometen. Relativ „neue“ Kometen erleiden einen Masseverlust von sogar 10 bis 50 [t/s]. Der unterschiedliche Masseverlust ist darin begründet, dass sich bei den „alten“ Kometen nach und nach eine Kruste ausbildet, weil das Eis in deutlich größerem Umfang abgetragen wird als die eingelagerten Staubpartikel.

Der schematische (hier nicht maßstabgerechte) Aufbau eines Kometen. Den Kern kann man nicht beobachten, wenn sich die Koma ausgebildet hat. Auch ist die schwache Wasserstoffkoma nicht von der Erde aus zu sehen. Staubschweife sind breiter aufgefächert als die Ionenschweife, dafür aber kürzer.

Wie groß und schwer ist denn nun eigentlich ein Komet? Nun, man konnte durch Radarmessungen und fotometrische Untersuchungen Kerndurchmesser von 0,6 bis zu 10 [km] bestimmen, es können aber auch „Schneebälle“ von 100 [km] Ausdehnung vorkommen. Ihre Masse liegt dann bei etwa 10¹¹ bis 10¹⁴ [kg], bietet also genügend Material für viele Besuche des inneren Sonnensystems.

Die nun den Kometenkern als gasförmige Atmosphäre umgebende Koma ist mit Abstand der hellste Teil des Kometen. Sie wird ständig erneuert, die abgelösten Gas- und Staubpartikel entweichen in den interplanetaren Raum. Je nach Sonnennähe kann die Koma Durchmesser bis zu 1 Million [km] erreichen. Nicht nur die das Sonnenlicht reflektierenden Staubteilchen tragen zur hohen Helligkeit bei, sondern durch die kurzwelligen (= energiereichen) Anteile der Sonnenstrahlung werden vielatomige Moleküle aufgespalten (z.T. in sogenannte Radikale, ionisierte und sehr reaktive Molekülreste) und zum Leuchten angeregt.

Zu Weihnachten 1997 hatte man nicht nur in Russland einen wunderbaren Anblick des Winterhimmels, Hale- Bopp über den schneebedeckten und durch den Vollmond erhellten Erhebungen des Kaukasus.