Sonnenwind-Kometen- Wechselwirkung

Die Wechselwirkung des Sonnenwindplasmas mit dem Plasma einer Kometenionosphäre ist ein äußerst interessanter Forschungsgegenstand. Das liegt weniger am spektakulären Erscheinungsbild eines Kometenschweifs als vielmehr an der Vielzahl grundlegender Plasmaprozesse, die diese Wechselwirkung ausmachen.

hale bopp

Grundsätzlich läuft folgendes ab. Kommt ein Komet in die Nähe der Sonne sublimieren flüchtige Substanzen wie CO2, CO, H2O u.a. Die Entweichgeschwindigkeit ist mit ca. 1km/s sehr viel kleiner als die Sonnenwindgeschwindigkeit (ca. 400km/s). Die Moleküle werden hauptsächlich durch UV-Photonen der Sonne ionisiert und geraten ab diesem Zeitpunkt in elektromagnetische Wechselwirkung mit der Überschallströmung des hoch leitfähigen Sonnenwindes.

Das Pickup der kometaren Ionen, die Evolution ihrer Verteilungsfunktion, die Rückwirkung auf die Sonnenwindströmung und das Drapieren des Magnetfeldes stellen ein vielschichtiges Wechselspiel dar.

Zur Beschreibung und Simulation dieser Prozesse wurde ein Hybrid-Code entwickelt, der in den drei räumlichen Koordinaten arbeitet wobei die Koordinaten zudem beliebig gekrümmt sein können.

Cometary ions
Solar wind
Magnetic field

Die Animation zeigt das Strömungsfeld, das sich nach dem "Einschalten" eines schwachen Kometen quasistationär herausbildet. Die Längenskala ist durch Ionengyrationsradien, die Zeitskala durch die inverse Ionengyrationsfrequenz gegeben. Das gezeigte Simulationsgebiet ist bei einem (senkrecht zur Bildebende orientierten) Hintergrundmagnetfeld von 5nT und einer Sonnenwinddichte von 5 Teilchen pro cm3 etwa 40.000km groß, die gesamte Simulationszeit beträgt etwa 400 Sekunden. Der Sonnenwind strömt mit einer Geschwindigkeit von 500km/s (MA=10).

Mittlerweile ist die Raumsonde Rosetta unterwegs, die im Jahr 2014 entsprechende Messungen am Kometen Churyumov-Gerasimenko durchführen wird. Einen interessanten Artikel zum erfolgreichen Rosetta-Start gibt es zum Beispiel hier.

Referenzen

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