Komet

Kometen - Kern, Koma und Schweif:

• Oben: 9P/Tempel (Impaktor-Kollision: Deep Impact), und 67P/Churyumov-Gerasimenko (Rosetta)
• Mitte: 17P/Holmes und sein blauer ionisierter Schweif sowie 81P/Wild (Wild 2), besucht von Stardust
• Unten: Hale-Bopp, 1997 von der Erde aus gesehen, und C/2011 W3 (Lovejoy), aufgenommen aus der Erdumlaufbahn ⓘ

Ein Komet ist ein eisiger, kleiner Körper des Sonnensystems, der sich beim Vorbeiflug an der Sonne erwärmt und Gase freisetzt, ein Prozess, der Ausgasung genannt wird. Dadurch entsteht eine sichtbare Atmosphäre oder Koma und manchmal auch ein Schweif. Diese Phänomene sind auf die Auswirkungen der Sonnenstrahlung und des Sonnenwindes zurückzuführen, die auf den Kometenkern einwirken. Kometenkerne haben einen Durchmesser von einigen hundert Metern bis zu einigen zehn Kilometern und bestehen aus losen Ansammlungen von Eis, Staub und kleinen Gesteinspartikeln. Die Koma kann bis zum 15-fachen des Erddurchmessers betragen, während sich der Schweif über eine astronomische Einheit hinaus erstrecken kann. Wenn ein Komet hell genug ist, kann er von der Erde aus ohne Teleskop gesehen werden und einen Bogen von 30° (60 Monde) über den Himmel spannen. Kometen werden seit dem Altertum von vielen Kulturen und Religionen beobachtet und aufgezeichnet. ⓘ

Kometen haben in der Regel stark exzentrische, elliptische Bahnen und weisen eine große Bandbreite an Umlaufzeiten auf, die von einigen Jahren bis hin zu mehreren Millionen Jahren reichen können. Kurzperiodische Kometen haben ihren Ursprung im Kuipergürtel oder der zugehörigen Streuscheibe, die jenseits der Neptunbahn liegt. Bei langperiodischen Kometen geht man davon aus, dass sie aus der Oortschen Wolke stammen, einer kugelförmigen Wolke aus Eiskörpern, die sich von außerhalb des Kuipergürtels bis zur Hälfte der Entfernung zum nächsten Stern erstreckt. Langperiodische Kometen werden von der Oortschen Wolke aus durch Gravitationsstörungen, die von vorbeiziehenden Sternen und den galaktischen Gezeiten verursacht werden, in Richtung Sonne in Bewegung gesetzt. Hyperbolische Kometen können einmal das innere Sonnensystem durchqueren, bevor sie in den interstellaren Raum geschleudert werden. Das Erscheinen eines Kometen wird als Erscheinung bezeichnet. ⓘ

Kometen unterscheiden sich von Asteroiden durch das Vorhandensein einer ausgedehnten, durch die Schwerkraft ungebundenen Atmosphäre, die ihren zentralen Kern umgibt. Diese Atmosphäre besteht aus Teilen, die als Koma (der zentrale Teil, der den Kern unmittelbar umgibt) und als Schweif (ein typischerweise linearer Abschnitt, der aus Staub oder Gas besteht, das durch den leichten Druck der Sonne oder das ausströmende Sonnenwindplasma aus der Koma herausgeblasen wird) bezeichnet werden. Erloschene Kometen, die viele Male nahe an der Sonne vorbeigeflogen sind, haben jedoch fast ihr gesamtes flüchtiges Eis und ihren Staub verloren und ähneln nun möglicherweise kleinen Asteroiden. Man geht davon aus, dass Asteroiden einen anderen Ursprung als Kometen haben, da sie sich innerhalb der Umlaufbahn des Jupiters und nicht im äußeren Sonnensystem gebildet haben. Die Entdeckung von Kometen im Hauptgürtel und aktiven Zentaurenplaneten hat die Unterscheidung zwischen Asteroiden und Kometen verwischt. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurden einige Kleinkörper mit langperiodischen Kometenbahnen entdeckt, die jedoch Merkmale von Asteroiden des inneren Sonnensystems aufweisen und als Manx-Kometen bezeichnet wurden. Sie werden immer noch als Kometen klassifiziert, wie z. B. C/2014 S3 (PANSTARRS). Von 2013 bis 2017 wurden 27 Manx-Kometen gefunden. ⓘ

Mit Stand November 2021 sind 4584 Kometen bekannt. Dies stellt jedoch nur einen winzigen Bruchteil der gesamten potenziellen Kometenpopulation dar, da das Reservoir an kometenartigen Körpern im äußeren Sonnensystem (in der Oortschen Wolke) auf eine Billion geschätzt wird. Ungefähr ein Komet pro Jahr ist mit bloßem Auge sichtbar, wobei viele davon schwach und unspektakulär sind. Besonders helle Exemplare werden als "große Kometen" bezeichnet. Kometen wurden bereits von unbemannten Sonden besucht, wie z. B. Rosetta der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), die als erstes robotisches Raumschiff auf einem Kometen landete, und Deep Impact der NASA, die einen Krater auf dem Kometen Tempel 1 sprengte, um sein Inneres zu untersuchen. ⓘ

Der Komet Tschurjumow-Gerassimenko (ca. 4 km groß), aufgenommen von der Raumsonde Rosetta (2014) ⓘ

Der Große Komet von 1881 (Zeichnung von É. L. Trouvelot) ⓘ

Ein Komet oder Schweifstern ist ein kleiner Himmelskörper von meist einigen Kilometern Durchmesser, der in den sonnennahen Teilen seiner Bahn eine durch Ausgasen erzeugte Koma und meist auch einen leuchtenden Schweif (Lichtspur) entwickelt. Der Name kommt von altgriechisch κομήτης komḗtēs („Haarstern“), abgeleitet von κόμη kómē („Haupthaar, Mähne“). ⓘ

Kometen sind wie Asteroiden Überreste der Entstehung des Sonnensystems und bestehen aus Eis, Staub und lockerem Gestein. Sie bildeten sich in den äußeren, kalten Bereichen des Sonnensystems (überwiegend jenseits der Neptunbahn), wo die reichlichen Wasserstoff- und Kohlenstoff-Verbindungen zu Eis kondensierten. ⓘ

In Sonnennähe ist der meist nur wenige Kilometer große Kometenkern von einer diffusen, nebeligen Hülle umgeben, die Koma genannt wird und eine Ausdehnung von 2 bis 3 Millionen Kilometern erreichen kann. Kern und Koma zusammen nennt man auch den Kopf des Kometen. Das auffälligste Kennzeichen der von der Erde aus sichtbaren Kometen ist jedoch der Schweif. Er bildet sich erst ab einer Sonnenentfernung unter 2 AE, kann aber bei großen und sonnennahen Objekten eine Länge von mehreren 100 Millionen Kilometern erreichen. Meistens sind es aber nur einige zehn Millionen Kilometer. ⓘ

Die Zahl neu entdeckter Kometen lag bis in die 1990er Jahre bei etwa zehn pro Jahr und stieg seither durch automatische Suchprogramme und Weltraumteleskope merklich an. Die meisten der neuen Kometen und der schon bei früheren Umläufen beobachteten sind aber nur im Fernrohr sichtbar. Mit Annäherung an die Sonne beginnen sie stärker zu leuchten, doch lässt sich die Entwicklung von Helligkeit und Schweif nicht genau voraussagen. Wirklich eindrucksvolle Erscheinungen gibt es nur etwa zehn pro Jahrhundert. ⓘ

Etymologie

In der angelsächsischen Chronik wird ein Komet erwähnt, der angeblich 729 n. Chr. in Erscheinung getreten ist. ⓘ

Das Wort Komet leitet sich vom altenglischen cometa aus dem lateinischen comēta oder comētēs ab. Das wiederum ist eine Romanisierung des griechischen κομήτης "langes Haar tragend", und das Oxford English Dictionary stellt fest, dass der Begriff (ἀστὴρ) κομήτης bereits im Griechischen "langhaariger Stern, Komet" bedeutete. Κομήτης wurde von κομᾶν (koman) "das Haar lang tragen" abgeleitet, was wiederum von κόμη (komē) "das Haar des Kopfes" abgeleitet war und für "den Schweif eines Kometen" verwendet wurde. ⓘ

Das astronomische Symbol für Kometen (in Unicode dargestellt) ist U+2604 ☄ COMET, bestehend aus einer kleinen Scheibe mit drei haarartigen Fortsätzen. ⓘ

Physikalische Merkmale

Diagramm mit den physikalischen Eigenschaften eines Kometen:
a) Kern, b) Koma, c) Gas-/Ionenschweif, d) Staubschweif, e) Wasserstoffhülle, f) Richtung der Bahngeschwindigkeit, g) Richtung zur Sonne. ⓘ

Kern

Der Kern von 103P/Hartley, wie er bei einem Vorbeiflug der Raumsonde abgebildet wurde. Der Kern hat eine Länge von etwa 2 km. ⓘ

Die feste Kernstruktur eines Kometen wird als Kern bezeichnet. Kometenkerne bestehen aus einem Gemisch aus Gestein, Staub, Wassereis und gefrorenem Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Methan und Ammoniak. Daher werden sie im Volksmund nach dem Modell von Fred Whipple als "schmutzige Schneebälle" bezeichnet. Kometen mit einem höheren Staubanteil werden als "eisige Dreckbälle" bezeichnet. Der Begriff "eisige Schmutzkugeln" entstand nach der Beobachtung der Kollision des Kometen 9P/Tempel 1 mit einer "Impaktorsonde" der NASA-Mission Deep Impact im Juli 2005. Forschungen aus dem Jahr 2014 deuten darauf hin, dass Kometen wie "frittiertes Eis" sind, da ihre Oberflächen aus dichtem kristallinem Eis, vermischt mit organischen Verbindungen, bestehen, während das innere Eis kälter und weniger dicht ist. ⓘ

Die Oberfläche des Kerns ist im Allgemeinen trocken, staubig oder felsig, was darauf schließen lässt, dass das Eis unter einer mehrere Meter dicken Oberflächenkruste verborgen ist. Neben den bereits erwähnten Gasen enthalten die Kerne eine Vielzahl organischer Verbindungen, zu denen Methanol, Blausäure, Formaldehyd, Ethanol, Ethan und möglicherweise auch komplexere Moleküle wie langkettige Kohlenwasserstoffe und Aminosäuren gehören können. Im Jahr 2009 wurde bestätigt, dass die Aminosäure Glycin in dem von der NASA-Mission Stardust geborgenen Kometenstaub gefunden worden war. Im August 2011 wurde ein Bericht veröffentlicht, der sich auf NASA-Studien von auf der Erde gefundenen Meteoriten stützt und nahelegt, dass DNA- und RNA-Bestandteile (Adenin, Guanin und verwandte organische Moleküle) auf Asteroiden und Kometen entstanden sein könnten. ⓘ

Der Komet Borrelly weist Jets auf, hat aber kein Oberflächeneis. ⓘ

Die Außenflächen von Kometenkernen haben eine sehr geringe Albedo, so dass sie zu den am wenigsten reflektierenden Objekten im Sonnensystem gehören. Die Raumsonde Giotto fand heraus, dass der Kern des Halleyschen Kometen (1P/Halley) etwa vier Prozent des Lichts reflektiert, das auf ihn fällt, und Deep Space 1 entdeckte, dass die Oberfläche des Kometen Borrelly weniger als 3,0 Prozent reflektiert; im Vergleich dazu reflektiert Asphalt sieben Prozent. Das dunkle Oberflächenmaterial des Kerns könnte aus komplexen organischen Verbindungen bestehen. Die Sonnenerwärmung treibt leichtere flüchtige Verbindungen ab und hinterlässt größere organische Verbindungen, die sehr dunkel sind, wie Teer oder Rohöl. Das geringe Reflexionsvermögen von Kometenoberflächen bewirkt, dass sie die Wärme absorbieren, die ihre Ausgasungsprozesse antreibt. ⓘ

Es wurden Kometenkerne mit Radien von bis zu 30 Kilometern beobachtet, doch ist es schwierig, ihre genaue Größe zu bestimmen. Der Kern von 322P/SOHO hat wahrscheinlich nur einen Durchmesser von 100-200 Metern. Der Mangel an kleineren Kometen, die trotz der erhöhten Empfindlichkeit der Instrumente entdeckt wurden, hat einige zu der Vermutung veranlasst, dass es einen echten Mangel an Kometen mit einem Durchmesser von weniger als 100 Metern (330 Fuß) gibt. Bekannte Kometen haben eine durchschnittliche Dichte von 0,6 g/cm3 (0,35 oz/cu in). Aufgrund ihrer geringen Masse werden Kometenkerne unter ihrer eigenen Schwerkraft nicht kugelförmig und haben daher eine unregelmäßige Form. ⓘ

Der Komet 81P/Wild weist Jets auf der hellen und dunklen Seite auf, hat ein starkes Relief und ist trocken. ⓘ

Etwa sechs Prozent der erdnahen Asteroiden sind vermutlich erloschene Kerne von Kometen, die nicht mehr ausgasen, darunter 14827 Hypnos und 3552 Don Quixote. ⓘ

Die Ergebnisse der Raumsonden Rosetta und Philae zeigen, dass der Kern von 67P/Churyumov-Gerasimenko kein Magnetfeld aufweist, was darauf hindeutet, dass Magnetismus bei der frühen Bildung von Planetesimalen keine Rolle gespielt haben könnte. Darüber hinaus hat der ALICE-Spektrograph auf Rosetta festgestellt, dass Elektronen (innerhalb von 1 km über dem Kometenkern), die durch Photoionisation von Wassermolekülen durch Sonnenstrahlung erzeugt werden, und nicht, wie früher angenommen, Photonen von der Sonne für den Abbau von Wasser- und Kohlendioxidmolekülen verantwortlich sind, die vom Kometenkern in seine Koma freigesetzt werden. Die Instrumente der Landefähre Philae haben mindestens sechzehn organische Verbindungen auf der Kometenoberfläche gefunden, von denen vier (Acetamid, Aceton, Methylisocyanat und Propionaldehyd) zum ersten Mal auf einem Kometen nachgewiesen wurden. ⓘ

Eigenschaften einiger Kometen ⓘ

Bezeichnung	Abmessungen (km)	Dichte (g/cm3)	Masse (kg)	Referenzen
Halleyscher Komet	15 × 8 × 8	0.6	3×1014
Tempel 1	7.6 × 4.9	0.62	7.9×1013
19P/Borrelly	8 × 4 × 4	0.3	2.0×1013
81P/Wild	5.5 × 4.0 × 3.3	0.6	2.3×1013
67P/Churyumov-Gerasimenko	4.1 × 3.3 × 1.8	0.47	1.0×1013

Komet

Hubble-Aufnahme des Kometen ISON kurz vor dem Perihel. ⓘ

Die dabei freigesetzten Staub- und Gasströme bilden eine riesige und extrem dünne Atmosphäre um den Kometen, die so genannte "Koma". Die Kraft, die durch den Strahlungsdruck der Sonne und den Sonnenwind auf die Koma ausgeübt wird, führt dazu, dass sich ein enormer "Schweif" bildet, der von der Sonne wegzeigt. ⓘ

Die Koma besteht im Allgemeinen aus Wasser und Staub, wobei Wasser bis zu 90 % der flüchtigen Bestandteile ausmacht, die aus dem Kern ausströmen, wenn sich der Komet in einer Entfernung von 3 bis 4 Astronomischen Einheiten (450.000.000 bis 600.000.000 km; 280.000.000 bis 370.000.000 Meilen) von der Sonne befindet. Das H₂O-Muttermolekül wird in erster Linie durch Photodissoziation und in viel geringerem Maße durch Photoionisation zerstört, wobei der Sonnenwind im Vergleich zur Photochemie eine untergeordnete Rolle bei der Zerstörung des Wassers spielt. Größere Staubpartikel bleiben auf der Bahn des Kometen zurück, während kleinere Partikel durch den Lichtdruck von der Sonne weg in den Kometenschweif geschoben werden. ⓘ

Obwohl der feste Kometenkern im Allgemeinen weniger als 60 Kilometer Durchmesser hat, kann die Koma Tausende oder Millionen von Kilometern groß sein und manchmal sogar größer als die Sonne. So hatte der Komet 17P/Holmes etwa einen Monat nach einem Ausbruch im Oktober 2007 kurzzeitig eine dünne Staubatmosphäre, die größer als die Sonne war. Auch der Große Komet von 1811 hatte eine Koma, die etwa den Durchmesser der Sonne hatte. Obwohl die Koma recht groß werden kann, verringert sich ihre Größe etwa zu dem Zeitpunkt, an dem sie die Umlaufbahn des Mars in einer Entfernung von etwa 1,5 Astronomischen Einheiten (220.000.000 km) von der Sonne kreuzt. In dieser Entfernung wird der Sonnenwind stark genug, um Gas und Staub von der Koma wegzublasen, wodurch sich der Schweif vergrößert. Es wurden Ionenschweife beobachtet, die sich über eine Astronomische Einheit (150 Millionen km) oder mehr erstrecken. ⓘ

C/2006 W3 (Chistensen) emittiert Kohlenstoffgas (IR-Bild) ⓘ

Sowohl die Koma als auch der Schweif werden von der Sonne beleuchtet und können sichtbar werden, wenn ein Komet das innere Sonnensystem durchquert: Der Staub reflektiert das Sonnenlicht direkt, während die Gase durch Ionisierung leuchten. Die meisten Kometen sind zu schwach, um ohne ein Teleskop sichtbar zu sein, aber einige wenige werden in jedem Jahrzehnt hell genug, um mit bloßem Auge sichtbar zu sein. Gelegentlich kann es bei einem Kometen zu einem gewaltigen und plötzlichen Ausbruch von Gas und Staub kommen, bei dem sich die Koma für eine gewisse Zeit stark vergrößert. Dies geschah im Jahr 2007 beim Kometen Holmes. ⓘ

Im Jahr 1996 wurde festgestellt, dass Kometen Röntgenstrahlen aussenden. Dies überraschte die Astronomen sehr, da Röntgenstrahlung normalerweise nur von Körpern mit sehr hoher Temperatur ausgeht. Die Röntgenstrahlung entsteht durch die Wechselwirkung zwischen Kometen und dem Sonnenwind: Wenn hochgeladene Ionen des Sonnenwinds durch die Kometenatmosphäre fliegen, stoßen sie mit Kometenatomen und -molekülen zusammen und "stehlen" dabei ein oder mehrere Elektronen aus dem Atom in einem Prozess, der "Ladungsaustausch" genannt wird. Auf diesen Austausch oder die Übertragung eines Elektrons auf das Sonnenwind-Ion folgt dessen De-Exzitation in den Grundzustand des Ions durch die Emission von Röntgenstrahlen und weit ultravioletten Photonen. ⓘ

Bogenschock

Bugschocks entstehen durch die Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und der Ionosphäre des Kometen, die durch die Ionisierung der Gase in der Koma entsteht. Bei der Annäherung des Kometen an die Sonne dehnt sich die Koma durch zunehmende Ausgasung aus, und das Sonnenlicht ionisiert die Gase in der Koma. Wenn der Sonnenwind diese Ionenkoma durchquert, erscheint der Bugschock. ⓘ

Die ersten Beobachtungen wurden in den 1980er und 1990er Jahren gemacht, als mehrere Raumsonden an den Kometen 21P/Giacobini-Zinner, 1P/Halley und 26P/Grigg-Skjellerup vorbeiflogen. Damals wurde festgestellt, dass die Bugschocks bei Kometen breiter und allmählicher sind als die scharfen planetarischen Bugschocks, die man z. B. bei der Erde sieht. Diese Beobachtungen wurden alle in der Nähe des Perihels gemacht, als die Bugschocks bereits voll entwickelt waren. ⓘ

Die Raumsonde Rosetta beobachtete den Bugschock des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko in einem frühen Stadium der Bugschockentwicklung, als die Ausgasung während der Reise des Kometen zur Sonne zunahm. Dieser junge Bugschock wurde als "infant bow shock" bezeichnet. Der junge Bugschock ist asymmetrisch und im Verhältnis zum Abstand zum Kern breiter als voll entwickelte Bugschocks. ⓘ

Schweife

Typische Richtung der Schweife während der Umlaufbahn eines Kometen in der Nähe der Sonne ⓘ

Im äußeren Sonnensystem bleiben Kometen gefroren und inaktiv und sind aufgrund ihrer geringen Größe von der Erde aus nur sehr schwer oder gar nicht zu entdecken. Statistische Nachweise inaktiver Kometenkerne im Kuipergürtel wurden durch Beobachtungen des Hubble-Weltraumteleskops erbracht, aber diese Nachweise wurden in Frage gestellt. Wenn sich ein Komet dem inneren Sonnensystem nähert, führt die Sonnenstrahlung dazu, dass die flüchtigen Stoffe im Inneren des Kometen verdampfen und aus dem Kern strömen, wobei sie Staub mit sich führen. ⓘ

Die Staub- und Gasströme bilden jeweils einen eigenen Schweif, der in leicht unterschiedliche Richtungen zeigt. Der Staubschweif bleibt auf der Kometenbahn so zurück, dass er oft einen gekrümmten Schweif, den sogenannten Typ-II- oder Staubschweif, bildet. Der Ionenschweif oder Schweif vom Typ I, der aus Gasen besteht, zeigt dagegen immer direkt von der Sonne weg, weil dieses Gas stärker vom Sonnenwind beeinflusst wird als der Staub und eher den Magnetfeldlinien als der Bahn folgt. Gelegentlich - z. B. wenn die Erde die Bahnebene eines Kometen durchquert - ist der Antischweif zu sehen, der in die entgegengesetzte Richtung des Ionen- und Staubschweifs zeigt. ⓘ

Diagramm eines Kometen, das den Staubschweif, den Staubschweif und den vom Sonnenwind gebildeten Ionengasschweif zeigt. ⓘ

Die Beobachtung von Antitails trug wesentlich zur Entdeckung des Sonnenwinds bei. Der Ionenschweif entsteht durch die Ionisierung von Teilchen in der Koma durch die ultraviolette Strahlung der Sonne. Sobald die Teilchen ionisiert sind, erhalten sie eine positive elektrische Nettoladung, die wiederum zu einer "induzierten Magnetosphäre" um den Kometen führt. Der Komet und sein induziertes Magnetfeld bilden ein Hindernis für die nach außen strömenden Sonnenwindteilchen. Da die relative Umlaufgeschwindigkeit des Kometen und des Sonnenwinds Überschallgeschwindigkeit ist, bildet sich in Strömungsrichtung des Sonnenwinds vor dem Kometen ein Bugschock. In diesem Bugschock sammeln sich große Konzentrationen kometarer Ionen (so genannte "Pick-up-Ionen"), die das solare Magnetfeld mit Plasma "aufladen", so dass sich die Feldlinien um den Kometen "schlängeln" und den Ionenschweif bilden. ⓘ

Wenn die Ladung des Ionenschweifs ausreichend ist, werden die Magnetfeldlinien bis zu dem Punkt zusammengedrückt, an dem es in einiger Entfernung entlang des Ionenschweifs zu einer magnetischen Rückkopplung kommt. Dies führt zu einem "Schweifablösungsereignis". Ein bemerkenswertes Ereignis wurde am 20. April 2007 aufgezeichnet, als der Ionenschweif des Kometen Encke vollständig abgetrennt wurde, während der Komet einen koronalen Massenauswurf durchlief. Dieses Ereignis wurde von der Raumsonde STEREO beobachtet. ⓘ

Im Jahr 2013 berichteten ESA-Wissenschaftler, dass die Ionosphäre des Planeten Venus in ähnlicher Weise nach außen strömt wie der Ionenschweif, der unter ähnlichen Bedingungen von einem Kometen ausströmt." ⓘ

Jets

Gas- und Schneestrahlen von 103P/Hartley ⓘ

Eine ungleichmäßige Erwärmung kann dazu führen, dass neu erzeugte Gase wie ein Geysir aus einer Schwachstelle auf der Oberfläche des Kometenkerns ausbrechen. Diese Gas- und Staubströme können den Kern ins Trudeln bringen und sogar auseinanderbrechen. Im Jahr 2010 wurde festgestellt, dass Trockeneis (gefrorenes Kohlendioxid) die aus dem Kometenkern austretenden Materialströme antreiben kann. Infrarotaufnahmen von Hartley 2 zeigen, dass solche Strahlen aus dem Kometenkern austreten und Staubkörner in die Koma mitnehmen. ⓘ

Merkmale der Umlaufbahn

Die meisten Kometen sind kleine Körper des Sonnensystems mit langgestreckten, elliptischen Bahnen, die sie für einen Teil ihrer Umlaufzeit in die Nähe der Sonne und für den Rest in die weiteren Bereiche des Sonnensystems führen. Kometen werden häufig nach der Länge ihrer Umlaufzeit klassifiziert: Je länger die Periode, desto länglicher ist die Ellipse. ⓘ

Kurze Periode

Periodische Kometen oder kurzperiodische Kometen werden im Allgemeinen als solche mit Umlaufzeiten von weniger als 200 Jahren definiert. Sie kreisen normalerweise mehr oder weniger in der Ekliptikebene in der gleichen Richtung wie die Planeten. Ihre Bahnen führen sie im Aphel normalerweise in die Region der äußeren Planeten (Jupiter und darüber hinaus); das Aphel des Halleyschen Kometen liegt beispielsweise etwas jenseits der Umlaufbahn des Neptun. Kometen, deren Aphelien in der Nähe der Umlaufbahn eines Hauptplaneten liegen, werden als dessen "Familie" bezeichnet. Es wird angenommen, dass solche Familien dadurch entstehen, dass der Planet ehemals langperiodische Kometen auf kürzere Bahnen einfängt. ⓘ

Der Komet mit der kürzesten Umlaufzeit, der Encke-Komet, hat eine Bahn, die nicht die Umlaufbahn des Jupiter erreicht, und wird als Komet vom Encke-Typ bezeichnet. Kurzperiodische Kometen mit Umlaufzeiten von weniger als 20 Jahren und geringer Neigung (bis zu 30 Grad) zur Ekliptik werden als traditionelle Kometen der Jupiterfamilie (JFC) bezeichnet. Kometen wie Halley mit Umlaufzeiten zwischen 20 und 200 Jahren und Neigungen von null bis über 90 Grad werden als Halley-Kometen (HTC) bezeichnet. Bis zum Jahr 2022 wurden 94 HTCs beobachtet, verglichen mit 744 identifizierten JFCs. ⓘ

Die kürzlich entdeckten Kometen des Hauptgürtels bilden eine eigene Klasse, die auf eher kreisförmigen Bahnen im Asteroidengürtel kreisen. ⓘ

Da ihre elliptischen Bahnen sie häufig in die Nähe der Riesenplaneten bringen, sind Kometen weiteren gravitativen Störungen ausgesetzt. Kurzperiodische Kometen neigen dazu, dass ihre Aphelien mit der Halbwertsachse eines Riesenplaneten zusammenfallen, wobei die JFCs die größte Gruppe bilden. Es ist klar, dass die Bahnen von Kometen, die aus der Oortschen Wolke kommen, durch die Schwerkraft von Riesenplaneten infolge einer nahen Begegnung stark beeinflusst werden. Jupiter ist die Quelle der größten Störungen, da er mehr als doppelt so massiv ist wie alle anderen Planeten zusammen. Diese Störungen können langperiodische Kometen in kürzere Umlaufbahnen ablenken. ⓘ

Aufgrund ihrer Bahneigenschaften geht man davon aus, dass kurzperiodische Kometen aus den Zentauren und dem Kuipergürtel bzw. der Kuipergürtel-Scheibe - einer Scheibe von Objekten in der transneptunischen Region - stammen, während die Quelle der langperiodischen Kometen die weit entfernte kugelförmige Oortsche Wolke ist (nach dem niederländischen Astronomen Jan Hendrik Oort, der eine Hypothese zu ihrer Existenz aufgestellt hat). Es wird angenommen, dass riesige Schwärme von kometenähnlichen Körpern die Sonne in diesen entfernten Regionen in etwa kreisförmigen Bahnen umkreisen. Gelegentlich kann der Gravitationseinfluss der äußeren Planeten (im Falle von Kuipergürtelobjekten) oder der nahen Sterne (im Falle von Objekten der Oortschen Wolke) einen dieser Körper auf eine elliptische Umlaufbahn bringen, die ihn in Richtung Sonne führt und einen sichtbaren Kometen bildet. Anders als bei der Rückkehr periodischer Kometen, deren Bahnen durch frühere Beobachtungen bekannt sind, ist das Auftauchen neuer Kometen durch diesen Mechanismus nicht vorhersehbar. Wenn die Kometen in die Umlaufbahn der Sonne geschleudert und immer weiter auf sie zubewegt werden, werden ihnen Tonnen von Materie entzogen, was ihre Lebensdauer stark beeinflusst: je mehr sie entzogen werden, desto kürzer leben sie und umgekehrt. ⓘ

Lange Periode

Die Bahnen des Kometen Kohoutek (rot) und der Erde (blau) verdeutlichen die hohe Exzentrizität seiner Umlaufbahn und seine schnelle Bewegung in Sonnennähe. ⓘ

Langperiodische Kometen haben stark exzentrische Bahnen und Umlaufzeiten von 200 Jahren bis zu Tausenden oder sogar Millionen von Jahren. Eine Exzentrizität von mehr als 1 in der Nähe des Perihels bedeutet nicht unbedingt, dass ein Komet das Sonnensystem verlassen wird. Der Komet McNaught hatte beispielsweise eine heliozentrische oszillierende Exzentrizität von 1,000019 in der Nähe seines Periheldurchgangs im Januar 2007, ist aber mit einer Bahn von etwa 92.600 Jahren an die Sonne gebunden, da die Exzentrizität unter 1 fällt, wenn er sich weiter von der Sonne entfernt. Die künftige Bahn eines langperiodischen Kometen wird korrekt berechnet, wenn die oskulierende Bahn zu einem Zeitpunkt nach dem Verlassen der Planetenregion und in Bezug auf den Massenschwerpunkt des Sonnensystems berechnet wird. Definitionsgemäß bleiben langperiodische Kometen gravitativ an die Sonne gebunden; Kometen, die durch nahe Vorbeiflüge großer Planeten aus dem Sonnensystem herausgeschleudert werden, werden nicht mehr als "periodisch" angesehen. Die Bahnen langperiodischer Kometen führen weit über die Aphelien der äußeren Planeten hinaus, und die Ebene ihrer Bahnen muss nicht in der Nähe der Ekliptik liegen. Langperiodische Kometen wie C/1999 F1 und C/2017 T2 (PANSTARRS) können Aphel-Entfernungen von fast 70.000 AE (0,34 pc; 1,1 ly) haben, wobei die Umlaufzeiten auf etwa 6 Millionen Jahre geschätzt werden. ⓘ

Einmal auftretende oder nichtperiodische Kometen ähneln langperiodischen Kometen, da sie in der Nähe des Perihels im inneren Sonnensystem ebenfalls parabolische oder leicht hyperbolische Flugbahnen aufweisen. Allerdings verändern sich ihre Bahnen aufgrund der Gravitationsstörungen durch Riesenplaneten. Einmal auftretende Kometen haben eine hyperbolische oder parabolische Oszillationsbahn, die es ihnen ermöglicht, das Sonnensystem nach einem einzigen Vorbeiflug an der Sonne endgültig zu verlassen. Die Hill-Sphäre der Sonne hat eine instabile maximale Grenze von 230.000 AE (1,1 pc; 3,6 ly). Nur bei einigen hundert Kometen wurde beobachtet, dass sie in der Nähe des Perihels eine hyperbolische Bahn (e > 1) erreichen, die bei Verwendung eines heliozentrischen, ungestörten Zweikörper-Best-Fit darauf schließen lässt, dass sie das Sonnensystem verlassen können. ⓘ

Bis 2019 wurden nur zwei Objekte mit einer Exzentrizität deutlich größer als eins entdeckt: 1I/ʻOumuamua und 2I/Borisov, was auf einen Ursprung außerhalb des Sonnensystems hinweist. Während ʻOumuamua mit einer Exzentrizität von etwa 1,2 während seines Durchgangs durch das innere Sonnensystem im Oktober 2017 keine optischen Anzeichen kometarer Aktivität zeigte, deuten Änderungen seiner Flugbahn - die auf Ausgasung hindeuten - darauf hin, dass es sich wahrscheinlich um einen Kometen handelt. Andererseits wurde bei 2I/Borisov mit einer geschätzten Exzentrizität von etwa 3,36 beobachtet, dass er das Koma-Merkmal von Kometen aufweist, und er gilt als der erste entdeckte interstellare Komet. Der Komet C/1980 E1 hatte vor dem Periheldurchgang von 1982 eine Umlaufzeit von etwa 7,1 Millionen Jahren, aber eine Begegnung mit Jupiter im Jahr 1980 beschleunigte den Kometen, wodurch er die größte Exzentrizität (1,057) aller bekannten Sonnenkometen mit einem angemessenen Beobachtungsbogen erhielt. Zu den Kometen, von denen nicht erwartet wird, dass sie in das innere Sonnensystem zurückkehren, gehören C/1980 E1, C/2000 U5, C/2001 Q4 (NEAT), C/2009 R1, C/1956 R1 und C/2007 F1 (LONEOS). ⓘ

Einige Behörden verwenden den Begriff "periodischer Komet" für alle Kometen mit einer periodischen Umlaufbahn (d. h. alle kurzperiodischen Kometen und alle langperiodischen Kometen), während andere ihn ausschließlich für kurzperiodische Kometen verwenden. Obwohl die wörtliche Bedeutung des Begriffs "nichtperiodischer Komet" dieselbe ist wie "Komet mit nur einer Erscheinung", verwenden einige ihn für alle Kometen, die nicht "periodisch" im zweiten Sinne sind (d. h. auch für alle Kometen mit einer Periode von mehr als 200 Jahren). ⓘ

Frühe Beobachtungen haben einige wirklich hyperbolische (d. h. nicht periodische) Bahnen ergeben, aber nicht mehr als durch Störungen vom Jupiter erklärt werden konnten. Kometen aus dem interstellaren Raum bewegen sich mit Geschwindigkeiten in der gleichen Größenordnung wie die Relativgeschwindigkeiten sonnennaher Sterne (einige zehn Kilometer pro Sekunde). Wenn solche Objekte in das Sonnensystem eintreten, haben sie eine positive spezifische Bahnenergie, was zu einer positiven Geschwindigkeit im Unendlichen führt ($v_{\infty }\!$) und haben auffallend hyperbolische Flugbahnen. Eine grobe Berechnung zeigt, dass es pro Jahrhundert vier hyperbolische Kometen innerhalb der Jupiterbahn geben könnte, plus/minus eine, vielleicht zwei Größenordnungen. ⓘ

Hyperbolische Kometenentdeckungen ⓘ

Jahr	2007	2008	2009	2010	2011	2012	2013	2014	2015	2016	2017	2018	2019	2020
Anzahl	12	7	8	4	13	10	16	9	16	5	18	10	15	17

Oortsche Wolke und Hills-Wolke

Die Oortsche Wolke, die das Sonnensystem umgeben soll ⓘ

Man nimmt an, dass die Oortsche Wolke einen riesigen Raum einnimmt, der zwischen 2.000 und 5.000 AE (0,03 und 0,08 ly) und bis zu 50.000 AE (0,79 ly) von der Sonne entfernt ist. Diese Wolke umschließt die Himmelskörper, die in der Mitte unseres Sonnensystems - der Sonne - beginnen, bis hin zu den äußeren Grenzen des Kuipergürtels. Die Oortsche Wolke besteht aus lebensfähigen Materialien, die für die Entstehung von Himmelskörpern notwendig sind. Die Planeten, die wir heute haben, existieren nur aufgrund der Planetesimale (Reste aus dem Weltraum, die bei der Entstehung der Planeten geholfen haben), die durch die Schwerkraft der Sonne verdichtet und geformt wurden. Die Exzentrik dieser eingeschlossenen Planetesimale ist der Grund, warum die Oortsche Wolke überhaupt existiert. Einigen Schätzungen zufolge liegt der äußere Rand der Oortschen Wolke zwischen 100.000 und 200.000 AE (1,58 und 3,16 ly). Die Region kann in eine kugelförmige äußere Oortsche Wolke von 20.000-50.000 AE (0,32-0,79 ly) und eine donutförmige innere Wolke, die Hills-Wolke, von 2.000-20.000 AE (0,03-0,32 ly) unterteilt werden. Die äußere Wolke ist nur schwach an die Sonne gebunden und liefert die langperiodischen Kometen (und möglicherweise Kometen vom Halleyschen Typ), die in die Umlaufbahn des Neptun fallen. Die innere Oort-Wolke ist auch als Hills-Wolke bekannt, benannt nach J. G. Hills, der ihre Existenz 1981 vorschlug. Modelle sagen voraus, dass die innere Wolke zehn- oder hundertmal so viele Kometenkerne haben sollte wie der äußere Halo; sie wird als mögliche Quelle neuer Kometen angesehen, die die relativ dünne äußere Wolke wieder auffüllen, da deren Anzahl allmählich abnimmt. Die Hills-Wolke erklärt das Weiterbestehen der Oortschen Wolke nach Milliarden von Jahren. ⓘ

Exokometen

Es wurden auch Exokometen außerhalb des Sonnensystems entdeckt, die in der Milchstraße häufig vorkommen könnten. Das erste Exometersystem wurde 1987 in der Umgebung von Beta Pictoris, einem sehr jungen Hauptreihenstern vom Typ A, entdeckt. Bis 2013 wurden insgesamt 11 solcher Exometersysteme identifiziert, wobei das Absorptionsspektrum genutzt wurde, das von den großen Gaswolken verursacht wird, die von Kometen beim Vorbeiflug an ihrem Stern ausgestoßen werden. Zehn Jahre lang war das Kepler-Weltraumteleskop für die Suche nach Planeten und anderen Formen außerhalb des Sonnensystems zuständig. Die ersten transitierenden Exokometen wurden im Februar 2018 von einer Gruppe aus professionellen Astronomen und Bürgerwissenschaftlern in Lichtkurven gefunden, die vom Kepler-Weltraumteleskop aufgezeichnet wurden. Nachdem das Kepler-Weltraumteleskop im Oktober 2018 in den Ruhestand ging, hat ein neues Teleskop namens TESS die Mission von Kepler übernommen. Seit dem Start von TESS haben Astronomen mithilfe einer Lichtkurve von TESS die Transite von Kometen um den Stern Beta Pictoris entdeckt. Seitdem TESS die Mission übernommen hat, können die Astronomen Exokometen mit der spektroskopischen Methode besser unterscheiden. Neue Planeten werden mit der Methode der weißen Lichtkurve entdeckt, die als symmetrischer Einbruch in den Diagrammen zu sehen ist, wenn ein Planet seinen Mutterstern überschattet. Nach weiterer Auswertung dieser Lichtkurven wurde jedoch festgestellt, dass die asymmetrischen Muster der dargestellten Einbrüche durch den Schweif eines Kometen oder von Hunderten von Kometen verursacht werden. ⓘ

Auswirkungen von Kometen

Diagramm der Perseiden-Meteore ⓘ

Verbindung zu Meteoritenschauern

Wenn ein Komet bei seinem nahen Vorbeiflug an der Sonne erhitzt wird, werden durch die Ausgasung seiner eisigen Bestandteile auch feste Trümmer freigesetzt, die zu groß sind, um durch den Strahlungsdruck und den Sonnenwind weggefegt zu werden. Wenn die Erde auf ihrer Umlaufbahn durch diesen Trümmerschweif, der meist aus feinen Gesteinskörnern besteht, hindurchfliegt, ist ein Meteoritenschauer wahrscheinlich, wenn die Erde vorbeizieht. Dichte Trümmerspuren führen zu schnellen, aber intensiven Meteorschauern, weniger dichte Spuren zu längeren, aber weniger intensiven Schauern. In der Regel hängt die Dichte des Trümmerschweifs damit zusammen, wie lange es her ist, dass der Mutterkomet das Material freigesetzt hat. Der Perseiden-Meteorschauer zum Beispiel findet jedes Jahr zwischen dem 9. und 13. August statt, wenn die Erde die Umlaufbahn des Kometen Swift-Tuttle durchläuft. Der Halleysche Komet ist die Quelle für den Orionidenschauer im Oktober. ⓘ

Kometen und Auswirkungen auf das Leben

Viele Kometen und Asteroiden kollidierten in der Frühphase der Erde mit ihr. Viele Wissenschaftler sind der Meinung, dass die Kometen, die vor etwa 4 Milliarden Jahren die junge Erde bombardierten, die riesigen Wassermengen, mit denen die Ozeane der Erde heute gefüllt sind, oder zumindest einen großen Teil davon mitbrachten. Andere bezweifeln diese Vorstellung. Der Nachweis organischer Moleküle, einschließlich polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe, in erheblichen Mengen in Kometen hat zu Spekulationen geführt, dass Kometen oder Meteoriten die Vorläufer des Lebens - oder sogar das Leben selbst - auf die Erde gebracht haben könnten. Im Jahr 2013 wurde die Vermutung geäußert, dass Einschläge zwischen felsigen und eisigen Oberflächen, wie z. B. Kometen, das Potenzial haben, durch Schocksynthese die Aminosäuren zu erzeugen, aus denen Proteine bestehen. Die Geschwindigkeit, mit der die Kometen in die Atmosphäre eindrangen, in Verbindung mit dem Ausmaß der nach dem ersten Kontakt erzeugten Energie, ermöglichte es kleineren Molekülen, sich zu größeren Makromolekülen zu verdichten, die als Grundlage für das Leben dienten. Im Jahr 2015 fanden Wissenschaftler erhebliche Mengen an molekularem Sauerstoff in den Ausgasungen des Kometen 67P, was darauf hindeutet, dass dieses Molekül möglicherweise häufiger vorkommt als bisher angenommen und somit weniger ein Indikator für Leben ist als bisher angenommen. ⓘ

Es wird vermutet, dass Kometeneinschläge über lange Zeiträume hinweg auch erhebliche Mengen an Wasser auf den Erdmond gebracht haben, von denen ein Teil als Mundeis überlebt haben könnte. Kometen- und Meteoriteneinschläge werden auch für die Existenz von Tektiten und Australiten verantwortlich gemacht. ⓘ

Furcht vor Kometen

Die Angst vor Kometen als Zeichen Gottes und des drohenden Unheils war in Europa zwischen 1200 und 1650 am größten. Im Jahr nach dem Großen Kometen von 1618 veröffentlichte Gotthard Arthusius beispielsweise eine Broschüre, in der er behauptete, dass der Komet ein Zeichen für den nahen Tag des Jüngsten Gerichts sei. Auf zehn Seiten listete er die mit dem Kometen zusammenhängenden Katastrophen auf, darunter "Erdbeben, Überschwemmungen, Veränderungen der Flussläufe, Hagelstürme, heißes und trockenes Wetter, Missernten, Epidemien, Krieg und Verrat sowie hohe Preise". ⓘ

Um 1700 kamen die meisten Gelehrten zu dem Schluss, dass solche Ereignisse unabhängig davon eintraten, ob ein Komet gesehen wurde oder nicht. Auf der Grundlage von Edmond Halleys Aufzeichnungen über Kometensichtungen schrieb William Whiston 1711 jedoch, dass der Große Komet von 1680 eine Periodizität von 574 Jahren hatte und für die weltweite Flut im Buch Genesis verantwortlich war, indem er Wasser auf die Erde schüttete. Seine Ankündigung belebte für ein weiteres Jahrhundert die Angst vor Kometen, nun als direkte Bedrohung für die Welt und nicht mehr als Zeichen von Katastrophen. Bei einer spektroskopischen Analyse im Jahr 1910 wurde im Schweif des Halleyschen Kometen das giftige Gas Cyanogen gefunden, was dazu führte, dass die Öffentlichkeit in Panik Gasmasken und quacksalberhafte "Anti-Komet-Pillen" und "Anti-Komet-Regenschirme" kaufte. ⓘ

Schicksal von Kometen

Austritt (Auswurf) aus dem Sonnensystem

Wenn ein Komet schnell genug unterwegs ist, kann er das Sonnensystem verlassen. Solche Kometen folgen der offenen Bahn einer Hyperbel und werden daher als hyperbolische Kometen bezeichnet. Es ist bekannt, dass Sonnenkometen nur dann ausgestoßen werden, wenn sie mit einem anderen Objekt im Sonnensystem, z. B. dem Jupiter, zusammenstoßen. Ein Beispiel hierfür ist der Komet C/1980 E1, der nach einem nahen Vorbeiflug am Planeten Jupiter im Jahr 1980 von einer Umlaufbahn von 7,1 Millionen Jahren um die Sonne auf eine hyperbolische Bahn verschoben wurde. Interstellare Kometen wie 1I/ʻOumuamua und 2I/Borisov haben die Sonne nie umkreist und benötigen daher keine Drittkörperwechselwirkung, um aus dem Sonnensystem ausgestoßen zu werden. ⓘ

Erschöpfte Volatilität

Kometen aus der Jupiterfamilie und langperiodische Kometen scheinen sehr unterschiedlichen Schwundgesetzen zu folgen. Die JFCs sind über eine Lebensdauer von etwa 10.000 Jahren oder ~1.000 Umläufen aktiv, während langperiodische Kometen viel schneller verblassen. Nur 10 % der langperiodischen Kometen überleben mehr als 50 Vorbeiflüge zum kleinen Perihel und nur 1 % der Kometen überlebt mehr als 2.000 Vorbeiflüge. Schließlich verdampft der größte Teil des flüchtigen Materials im Kometenkern, und der Komet wird zu einem kleinen, dunklen, trägen Gesteinsbrocken oder Trümmerstück, das einem Asteroiden ähneln kann. Einige Asteroiden auf elliptischen Bahnen werden heute als erloschene Kometen bezeichnet. Etwa sechs Prozent der erdnahen Asteroiden werden als erloschene Kometenkerne angesehen. ⓘ

Zerfall und Kollisionen

Der Kern einiger Kometen ist möglicherweise zerbrechlich, was durch die Beobachtung des Auseinanderbrechens von Kometen bestätigt wird. Ein bedeutender Kometenzerfall war der des Kometen Shoemaker-Levy 9, der 1993 entdeckt wurde. Bei einer nahen Begegnung im Juli 1992 war er in Stücke zerbrochen, die im Juli 1994 über einen Zeitraum von sechs Tagen in die Jupiteratmosphäre stürzten - das erste Mal, dass Astronomen eine Kollision zwischen zwei Objekten im Sonnensystem beobachtet hatten. Andere sich aufspaltende Kometen waren 3D/Biela im Jahr 1846 und 73P/Schwassmann-Wachmann von 1995 bis 2006. Der griechische Historiker Ephorus berichtete bereits im Winter 372-373 v. Chr., dass ein Komet auseinanderbrach. Es wird vermutet, dass sich Kometen aufgrund von thermischen Spannungen, innerem Gasdruck oder Einschlägen spalten. ⓘ

Die Kometen 42P/Neujmin und 53P/Van Biesbroeck scheinen Fragmente eines Mutterkometen zu sein. Numerische Integrationen haben gezeigt, dass sich beide Kometen im Januar 1850 dem Jupiter ziemlich stark genähert haben und dass die beiden Bahnen vor 1850 nahezu identisch waren. ⓘ

Bei einigen Kometen wurde beobachtet, dass sie während ihres Periheldurchgangs auseinanderbrechen, darunter die großen Kometen West und Ikeya-Seki. Der Komet Biela war ein bedeutendes Beispiel, als er während seines Periheldurchgangs im Jahr 1846 in zwei Teile zerbrach. Diese beiden Kometen wurden 1852 getrennt voneinander gesehen, danach aber nie wieder. Stattdessen wurden 1872 und 1885 spektakuläre Meteoritenschauer beobachtet, als der Komet hätte sichtbar sein sollen. Ein kleinerer Meteoritenschauer, die Andromediden, findet jährlich im November statt und wird ausgelöst, wenn die Erde die Umlaufbahn des Biela-Kometen kreuzt. ⓘ

Einige Kometen finden ein noch spektakuläreres Ende - sie stürzen entweder in die Sonne oder prallen mit einem Planeten oder einem anderen Körper zusammen. Zusammenstöße zwischen Kometen und Planeten oder Monden waren in der Frühzeit des Sonnensystems keine Seltenheit: Einige der zahlreichen Krater auf dem Mond könnten beispielsweise von Kometen verursacht worden sein. Der jüngste Zusammenstoß eines Kometen mit einem Planeten ereignete sich im Juli 1994, als der Komet Shoemaker-Levy 9 in Stücke zerbrach und mit dem Jupiter zusammenstieß. ⓘ

Braune Flecken markieren die Einschlagstellen des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter

Das Auseinanderbrechen von 73P/Schwassmann-Wachmann innerhalb von drei Tagen (1995)

Geisterschweif von C/2015 D1 (SOHO) nach dem Vorbeiflug an der Sonne

Der Zerfall von P/2013 R3 (2014) ⓘ

Nomenklatur

Der Halleysche Komet im Jahr 1910 ⓘ

Die Namen, die den Kometen gegeben wurden, folgten in den letzten zwei Jahrhunderten verschiedenen Konventionen. Vor dem frühen 20. Jahrhundert wurden die meisten Kometen einfach nach dem Jahr ihres Erscheinens benannt, manchmal mit zusätzlichen Adjektiven für besonders helle Kometen; so der "Große Komet von 1680", der "Große Komet von 1882" und der "Große Januarkomet von 1910". ⓘ

Nachdem Edmond Halley nachgewiesen hatte, dass es sich bei den Kometen von 1531, 1607 und 1682 um ein und denselben Körper handelte, und seine Rückkehr im Jahr 1759 durch die Berechnung seiner Umlaufbahn erfolgreich vorhersagte, wurde dieser Komet als Halleyscher Komet bekannt. In ähnlicher Weise wurden der zweite und dritte bekannte periodische Komet, der Komet von Encke und der Komet von Biela, nach den Astronomen benannt, die ihre Bahnen berechneten, und nicht nach ihren ursprünglichen Entdeckern. Später wurden periodische Kometen in der Regel nach ihren Entdeckern benannt, aber Kometen, die nur einmal erschienen waren, wurden weiterhin nach dem Jahr ihres Erscheinens benannt. ⓘ

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts setzte sich die Konvention durch, Kometen nach ihren Entdeckern zu benennen, und so ist es auch heute noch. Ein Komet kann nach seinen Entdeckern oder nach einem Instrument oder Programm benannt werden, das zu seiner Entdeckung beigetragen hat. So beobachtete beispielsweise der Astronom Gennady Borisov im Jahr 2019 einen Kometen, der anscheinend außerhalb des Sonnensystems entstanden ist; der Komet wurde nach ihm C/2019 Q4 (Borisov) benannt. ⓘ

Geschichte der Forschung

Frühe Beobachtungen und Überlegungen

Der Halleysche Komet erschien 1066, vor der Schlacht von Hastings, und ist auf dem Wandteppich von Bayeux abgebildet. ⓘ

Seite aus einer Abhandlung von Tycho Brahe, die seine geozentrische Sicht des Großen Kometen von 1577 darstellt ⓘ

Aus alten Quellen wie chinesischen Orakelknochen ist bekannt, dass Kometen seit Jahrtausenden von den Menschen wahrgenommen werden. Jahrhundert galten Kometen in der Regel als schlechtes Omen für den Tod von Königen oder Adligen oder für kommende Katastrophen oder wurden sogar als Angriffe himmlischer Wesen auf die Erdbewohner interpretiert. ⓘ

Aristoteles (384-322 v. Chr.) war der erste bekannte Wissenschaftler, der verschiedene Theorien und Beobachtungsdaten nutzte, um eine konsistente, strukturierte kosmologische Theorie der Kometen aufzustellen. Er glaubte, dass Kometen atmosphärische Phänomene sind, da sie außerhalb des Tierkreises erscheinen und ihre Helligkeit im Laufe einiger Tage variieren können. Aristoteles' Kometentheorie ergab sich aus seinen Beobachtungen und seiner kosmologischen Theorie, dass alles im Kosmos in einer bestimmten Konfiguration angeordnet ist. Zu dieser Anordnung gehörte eine klare Trennung zwischen dem himmlischen und dem irdischen Bereich, und er glaubte, dass die Kometen streng mit letzterem verbunden sind. Nach Aristoteles müssen sich Kometen in der Sphäre des Mondes befinden und klar vom Himmel getrennt sein. Ebenfalls im 4. Jahrhundert v. Chr. vertrat Apollonius von Myndus die Auffassung, dass sich Kometen wie die Planeten bewegen. Die aristotelische Kometentheorie wurde bis ins Mittelalter hinein weitgehend akzeptiert, obwohl mehrere Entdeckungen verschiedener Personen Aspekte dieser Theorie in Frage stellten. ⓘ

Im 1. Jahrhundert n. Chr. stellte Seneca der Jüngere die Logik des Aristoteles in Bezug auf Kometen in Frage. Aufgrund ihrer regelmäßigen Bewegung und ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Wind können sie nicht atmosphärisch sein und sind dauerhafter, als es ihre kurzen Lichtblitze am Himmel vermuten lassen. Er wies darauf hin, dass nur die Schweife durchsichtig und somit wolkenähnlich sind, und argumentierte, dass es keinen Grund gibt, ihre Bahnen auf den Tierkreis zu beschränken. In seiner Kritik an Apollonius von Myndus argumentiert Seneca: "Ein Komet durchschneidet die oberen Regionen des Universums und wird schließlich sichtbar, wenn er den tiefsten Punkt seiner Umlaufbahn erreicht." Seneca verfasste zwar keine substanzielle eigene Theorie, aber seine Argumente lösten bei den Kritikern des Aristoteles im 16. und 17. ⓘ

Ebenfalls im 1. Jahrhundert glaubte Plinius der Ältere, dass Kometen mit politischen Unruhen und Tod in Verbindung stehen. Plinius beobachtete Kometen als "menschenähnlich" und beschrieb ihre Schwänze oft mit "langem Haar" oder "langem Bart". Sein System zur Klassifizierung von Kometen nach ihrer Farbe und Form wurde jahrhundertelang verwendet. ⓘ

In Indien glaubten die Astronomen im 6. Jahrhundert, dass Kometen Himmelskörper sind, die in regelmäßigen Abständen wieder auftauchen. Diese Ansicht wurde im 6. Jahrhundert von den Astronomen Varāhamihira und Bhadrabahu vertreten, und der Astronom Bhaṭṭotpala aus dem 10. Jahrhundert führte die Namen und geschätzten Zeiträume bestimmter Kometen auf, aber es ist nicht bekannt, wie diese Zahlen berechnet wurden oder wie genau sie waren. ⓘ

Auf dem Wandteppich von Bayeux aus dem 11. Jahrhundert ist der Halleysche Komet als Vorbote des Todes von Harold und des Sieges der Normannen in der Schlacht von Hastings dargestellt. ⓘ

Nach der nordischen Mythologie waren die Kometen eigentlich ein Teil des Schädels des Riesen Ymir. Der Sage nach erschlugen Odin und seine Brüder Ymir und machten sich daran, die Welt (Erde) aus seinem Leichnam zu erschaffen. Sie formten die Ozeane aus seinem Blut, die Erde aus seiner Haut und seinen Muskeln, die Vegetation aus seinem Haar, die Wolken aus seinem Hirn und den Himmel aus seinem Schädel. Vier Zwerge, die den vier Himmelsrichtungen entsprachen, hielten Ymirs Schädel hoch über der Erde. Nach dieser Sage waren die Kometen am Himmel, wie die Norweger glaubten, Flocken von Ymirs Schädel, die vom Himmel fielen und sich dann auflösten. ⓘ

Der italienische Maler Giotto war 1301 der erste, der einen Kometen genau und anatomisch korrekt darstellte. In seinem Werk Anbetung der Könige stellte Giotto den Halleyschen Kometen anstelle des Sterns von Bethlehem dar, eine Darstellung, die in ihrer Genauigkeit bis ins 19. ⓘ

Astrologische Interpretationen von Kometen hatten bis weit ins 15. Jahrhundert hinein Vorrang, obwohl sich die moderne wissenschaftliche Astronomie zu etablieren begann. Kometen warnten weiterhin vor Unheil, wie in den Luzerner Schilling-Chroniken und in den Warnungen von Papst Kallixtus III. zu lesen ist. Im Jahr 1578 definierte der deutsche lutherische Bischof Andreas Celichius Kometen als "den dichten Rauch menschlicher Sünden ... angezündet durch den heißen und feurigen Zorn des höchsten himmlischen Richters". Im Jahr darauf erklärte Andreas Dudith: "Wenn die Kometen durch die Sünden der Sterblichen verursacht würden, wären sie nie vom Himmel verschwunden". ⓘ

Wissenschaftlicher Ansatz

Im Jahr 1456 wurden grobe Versuche einer Parallaxenmessung des Halleyschen Kometen unternommen, die sich jedoch als fehlerhaft erwiesen. Regiomontanus war der erste, der versuchte, die Tagesparallaxe durch Beobachtung des großen Kometen von 1472 zu berechnen. Seine Vorhersagen waren nicht sehr genau, aber sie wurden in der Hoffnung durchgeführt, die Entfernung eines Kometen von der Erde abschätzen zu können. ⓘ

Im 16. Jahrhundert wiesen Tycho Brahe und Michael Maestlin durch Messung der Parallaxe des Großen Kometen von 1577 nach, dass Kometen außerhalb der Erdatmosphäre existieren müssen. Im Rahmen der Messgenauigkeit bedeutete dies, dass der Komet mindestens viermal weiter entfernt sein musste als die Erde vom Mond. Auf der Grundlage von Beobachtungen im Jahr 1664 zeichnete Giovanni Borelli die Längen- und Breitengrade der von ihm beobachteten Kometen auf und schlug vor, dass die Kometenbahnen parabolisch sein könnten. Galileo Galilei, einer der bis heute bekanntesten Astronomen, versuchte sich sogar an einer Abhandlung über Kometen in The Assayer. Er lehnte Brahes Theorien über die Parallaxe von Kometen ab und behauptete, dass es sich dabei um eine rein optische Täuschung handeln könnte. Da die frühen Wissenschaftler von der Natur der Kometen fasziniert waren, konnte Galilei nicht anders, als seine eigenen Theorien aufzustellen, obwohl er selbst nur wenige Beobachtungen gemacht hatte. Maestlins Schüler Johannes Kepler reagierte auf diese ungerechte Kritik in seinem Werk Hyperaspistes. Jakob Bernoulli veröffentlichte 1682 einen weiteren Versuch, Kometen zu erklären (Conamen Novi Systematis Cometarum). ⓘ

In der frühen Neuzeit wurden die Kometen und ihre astrologische Bedeutung auch in der Medizin untersucht. Viele Heiler dieser Zeit betrachteten Medizin und Astronomie als interdisziplinär und nutzten ihr Wissen über Kometen und andere astrologische Zeichen zur Diagnose und Behandlung von Patienten. ⓘ

Isaac Newton wies in seiner Principia Mathematica von 1687 nach, dass ein Objekt, das sich unter dem Einfluss der Schwerkraft nach dem Gesetz des umgekehrten Quadrats bewegt, eine Bahn ziehen muss, die die Form eines Kegelschnitts hat, und er zeigte am Beispiel des Kometen von 1680, wie man die Bahn eines Kometen am Himmel in eine parabolische Bahn einpassen kann. Er beschrieb Kometen als kompakte und beständige Festkörper, die sich in einer schrägen Umlaufbahn bewegen, und ihre Schweife als dünne Dampfströme, die von ihren Kernen ausgestoßen und von der Sonne entzündet oder erhitzt werden. Er vermutete, dass Kometen der Ursprung der lebenserhaltenden Komponente der Luft sind. Er wies auch darauf hin, dass Kometen in der Regel in der Nähe der Sonne auftauchen und daher höchstwahrscheinlich um sie kreisen. Zu ihrer Leuchtkraft stellte er fest: "Die Kometen leuchten durch das Licht der Sonne, das sie reflektieren", wobei ihre Schweife durch "das Licht der Sonne, das von einem aus [der Koma] entstehenden Rauch reflektiert wird", beleuchtet werden. ⓘ

Die Bahn des Kometen von 1680, angepasst an eine Parabel, wie sie in Newtons Principia ⓘ

1705 wandte Edmond Halley (1656-1742) die Newtonsche Methode auf 23 Kometenerscheinungen an, die zwischen 1337 und 1698 aufgetreten waren. Er stellte fest, dass drei von ihnen, die Kometen von 1531, 1607 und 1682, sehr ähnliche Bahnelemente aufwiesen, und er konnte die geringfügigen Unterschiede in ihren Bahnen mit der durch Jupiter und Saturn verursachten Gravitationsstörung erklären. In der Gewissheit, dass es sich bei diesen drei Erscheinungen um drei Erscheinungen desselben Kometen handelte, sagte er voraus, dass er 1758-9 wieder erscheinen würde. Das von Halley vorhergesagte Wiederkehrdatum wurde später von einem Team aus drei französischen Mathematikern verfeinert: Alexis Clairaut, Joseph Lalande und Nicole-Reine Lepaute, die das Datum des Perihel des Kometen im Jahr 1759 auf einen Monat genau vorhersagten. Als der Komet wie vorhergesagt zurückkehrte, wurde er als Halleyscher Komet bekannt.

Von seinem riesigen Dampfflug vielleicht zu schütteln
Belebende Feuchtigkeit auf den zahlreichen Kugeln,
Durch die sich seine lange Ellipse windet; vielleicht
Um den untergehenden Sonnen neuen Brennstoff zu geben,
Um Welten zu erhellen, und das ätherische Feuer zu nähren.

James Thomson Die Jahreszeiten (1730; 1748) ⓘ

Bereits im 18. Jahrhundert hatten einige Wissenschaftler richtige Hypothesen über die physikalische Zusammensetzung von Kometen aufgestellt. Immanuel Kant stellte 1755 in seiner Allgemeinen Naturgeschichte die Hypothese auf, dass Kometen aus einer "primitiven Materie" jenseits der bekannten Planeten kondensiert sind, die von der Schwerkraft "schwach bewegt" wird, dann in willkürlich geneigten Bahnen kreisen und in der Nähe des Perihels teilweise durch die Hitze der Sonne verdampft werden. Im Jahr 1836 schlug der deutsche Mathematiker Friedrich Wilhelm Bessel nach der Beobachtung von Dampfströmen während des Erscheinens des Halleyschen Kometen im Jahr 1835 vor, dass die Strahlkräfte des verdampfenden Materials groß genug sein könnten, um die Umlaufbahn eines Kometen erheblich zu verändern, und er argumentierte, dass die nicht gravitativen Bewegungen des Encke-Kometen auf dieses Phänomen zurückzuführen seien. ⓘ

Im 19. Jahrhundert war das astronomische Observatorium von Padua ein Epizentrum für die Beobachtung von Kometen. Unter der Leitung von Giovanni Santini (1787-1877) und der Nachfolge von Giuseppe Lorenzoni (1843-1914) widmete sich diese Sternwarte der klassischen Astronomie, vor allem der Berechnung neuer Kometen- und Planetenbahnen, mit dem Ziel, einen Katalog mit fast zehntausend Sternen zu erstellen. Die Beobachtungen dieser im nördlichen Teil Italiens gelegenen Sternwarte waren entscheidend für die Erstellung wichtiger geodätischer, geografischer und astronomischer Berechnungen, wie z. B. des Längengradunterschieds zwischen Mailand und Padua sowie zwischen Padua und Fiume. Neben diesen geografischen Beobachtungen gab es innerhalb der Sternwarte einen regen Schriftverkehr, insbesondere zwischen Santini und einem anderen Astronomen, Giuseppe Toaldo, über die Bedeutung von Kometen- und Planetenbahnbeobachtungen. ⓘ

1950 schlug Fred Lawrence Whipple vor, dass es sich bei Kometen nicht um felsige Objekte mit etwas Eis, sondern um eisige Objekte mit etwas Staub und Gestein handelt. Dieses Modell des "schmutzigen Schneeballs" setzte sich bald durch und schien durch die Beobachtungen einer Armada von Raumsonden (darunter die Giotto-Sonde der Europäischen Weltraumorganisation und die Vega 1 und Vega 2 der Sowjetunion) gestützt zu werden, die 1986 durch die Koma des Halleyschen Kometen flogen, den Kern fotografierten und Strahlen aus verdampfendem Material beobachteten. ⓘ

Am 22. Januar 2014 meldeten ESA-Wissenschaftler, dass auf dem Zwergplaneten Ceres, dem größten Objekt im Asteroidengürtel, zum ersten Mal Wasserdampf nachgewiesen wurde. Die Entdeckung wurde mit Hilfe der Ferninfrarot-Fähigkeiten des Herschel-Weltraumobservatoriums gemacht. Die Entdeckung ist unerwartet, da man normalerweise davon ausgeht, dass Kometen, nicht aber Asteroiden, "Jets und Plumes" ausstoßen. Einem der Wissenschaftler zufolge "verschwimmen die Grenzen zwischen Kometen und Asteroiden immer mehr." Am 11. August 2014 veröffentlichten Astronomen erstmals Studien mit dem Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), in denen sie die Verteilung von HCN, HNC, H₂CO und Staub in den Kometen C/2012 F6 (Lemmon) und C/2012 S1 (ISON) detailliert beschrieben. ⓘ

Raumfahrzeug-Missionen

• Die Halley-Armada beschreibt die Sammlung von Raumfahrzeugmissionen, die den Halleyschen Kometen in den 1980er Jahren im Perihel besuchten und/oder beobachteten. Die Raumfähre Challenger sollte 1986 den Halleyschen Kometen untersuchen, explodierte jedoch kurz nach dem Start.
• Tiefer Einschlag. Die Debatte darüber, wie viel Eis in einem Kometen steckt, geht weiter. Im Jahr 2001 machte die Raumsonde Deep Space 1 hochauflösende Aufnahmen von der Oberfläche des Kometen Borrelly. Es wurde festgestellt, dass die Oberfläche des Kometen Borrelly heiß und trocken ist, mit einer Temperatur zwischen 26 und 71 °C (79 bis 160 °F), und extrem dunkel, was darauf hindeutet, dass das Eis durch Sonnenerwärmung und Reifung entfernt wurde oder durch das rußartige Material, das Borrelly bedeckt, verborgen ist. Im Juli 2005 sprengte die Sonde Deep Impact einen Krater auf dem Kometen Tempel 1, um dessen Inneres zu untersuchen. Die Ergebnisse der Mission deuten darauf hin, dass sich der größte Teil des Wassereises des Kometen unter der Oberfläche befindet und dass diese Reservoirs die Strahlen aus verdampftem Wasser speisen, die die Koma von Tempel 1 bilden. Die in EPOXI umbenannte Sonde flog am 4. November 2010 am Kometen Hartley 2 vorbei.
• Ulysses. 2007 flog die Sonde Ulysses unerwartet durch den Schweif des 2006 entdeckten Kometen C/2006 P1 (McNaught). Ulysses wurde 1990 gestartet und sollte in einer Umlaufbahn um die Sonne kreisen, um weitere Untersuchungen in allen Breitengraden durchzuführen.
• Stardust. Die Daten der Stardust-Mission zeigen, dass die aus dem Schweif von Wild 2 geborgenen Materialien kristallin waren und nur bei extrem hohen Temperaturen von über 1.000 °C (1.830 °F) "im Feuer geboren" worden sein können. Obwohl sich Kometen im äußeren Sonnensystem bildeten, wird angenommen, dass die radiale Vermischung von Material während der frühen Entstehung des Sonnensystems zu einer Umverteilung des Materials in der gesamten proto-planetarischen Scheibe geführt hat. Infolgedessen enthalten Kometen auch kristalline Körner, die im frühen, heißen inneren Sonnensystem entstanden sind. Dies lässt sich sowohl in Kometenspektren als auch bei der Rückführung von Proben feststellen. In jüngerer Zeit haben die gefundenen Materialien gezeigt, dass der Kometenstaub dem Material von Asteroiden ähnelt". Diese neuen Ergebnisse haben die Wissenschaftler gezwungen, die Natur der Kometen und ihre Unterscheidung von Asteroiden zu überdenken.
• Rosetta. Die Rosetta-Sonde umkreiste den Kometen Churyumov-Gerasimenko. Am 12. November 2014 landete ihr Lander Philae erfolgreich auf der Oberfläche des Kometen - das erste Mal in der Geschichte, dass ein Raumschiff auf einem solchen Objekt gelandet ist. ⓘ

Die folgende Tabelle enthält einige Kometen, die von Raumsonden besucht wurden oder deren Besuch geplant ist:

Name	Ent- deckung	Raumsonde	Datum	Größte Annäherung (km)	Bemerkungen ⓘ
Borrelly	1904	Deep Space 1	2001	2200	Vorbeiflug
Giacobini-Zinner	1900	ICE	1985	7800	Vorbeiflug
Grigg-Skjellerup	1902	Giotto	1992	200	Vorbeiflug
Halley	seit der Antike bekannt	Giotto	1986	596	Vorbeiflug
Hartley 2	1986	Deep Impact, Erweiterte Mission EPOXI	2010	700	Vorbeiflug, kleinster untersuchter Komet
Tempel 1	1867	Deep Impact	2005	500; Impaktor dringt ein	Impakt + Vorbeiflug
Tschurjumow- Gerassimenko	1969	Rosetta	2014	6 bzw. 0	Orbit von Rosetta; Landung des Landers Philae am 12. Nov. 2014, Rosettas Niedergang auf den Kern am 30. September 2016
Wild 2	1978	Stardust	2004	240	Vorbeiflug und Rückflug zur Erde (Sample return mission)

Zum Vergleich: Juni 2018 nähert sich die Sonde Hayabusa 2 dem Asteroiden Ryugu auf wenige Kilometer an. ⓘ

Klassifizierung

Große Kometen

Holzschnitt des Großen Kometen von 1577 ⓘ

Etwa einmal pro Jahrzehnt wird ein Komet hell genug, um von einem zufälligen Beobachter bemerkt zu werden, was dazu führt, dass solche Kometen als große Kometen bezeichnet werden. Die Vorhersage, ob ein Komet ein großer Komet wird, ist bekanntermaßen schwierig, da viele Faktoren dazu führen können, dass die Helligkeit eines Kometen drastisch von den Vorhersagen abweicht. Grob gesagt hat ein Komet mit einem großen und aktiven Kern, der nahe an der Sonne vorbeizieht und von der Erde aus gesehen nicht von der Sonne verdeckt wird, wenn er am hellsten ist, eine Chance, ein großer Komet zu werden. Der Komet Kohoutek im Jahr 1973 erfüllte jedoch alle Kriterien und sollte spektakulär werden, was jedoch nicht geschah. Der Komet West, der drei Jahre später auftauchte, erfüllte die Erwartungen bei weitem nicht, wurde aber ein äußerst beeindruckender Komet. ⓘ

Der Große Komet von 1577 ist ein bekanntes Beispiel für einen großen Kometen. Er zog als nichtperiodischer Komet an der Erde vorbei und wurde von vielen gesehen, darunter die bekannten Astronomen Tycho Brahe und Taqi ad-Din. Die Beobachtungen dieses Kometen führten zu mehreren wichtigen Erkenntnissen in der Kometenforschung, insbesondere für Brahe. ⓘ

Ende des 20. Jahrhunderts gab es eine längere Pause ohne große Kometen, dann kamen zwei kurz hintereinander - Komet Hyakutake im Jahr 1996, gefolgt von Hale-Bopp, der 1997 seine größte Helligkeit erreichte, nachdem er zwei Jahre zuvor entdeckt worden war. Der erste große Komet des 21. Jahrhunderts war C/2006 P1 (McNaught), der im Januar 2007 für Beobachter mit bloßem Auge sichtbar wurde. Er war der hellste Komet seit über 40 Jahren. ⓘ

Schweifende Kometen

Ein sonnennaher Komet ist ein Komet, der im Perihel extrem nahe an der Sonne vorbeizieht, im Allgemeinen bis auf wenige Millionen Kilometer. Während kleine Sungrazer bei einer so nahen Annäherung an die Sonne vollständig verdampfen können, können größere Sungrazer viele Perihelpassagen überleben. Die starken Gezeitenkräfte, denen sie ausgesetzt sind, führen jedoch häufig zu ihrer Zersplitterung. ⓘ

Etwa 90 % der mit SOHO beobachteten Sungrazer gehören zur Kreutz-Gruppe, die alle von einem Riesenkometen stammen, der bei seinem ersten Durchgang durch das innere Sonnensystem in viele kleinere Kometen zerbrach. Die übrigen Kometen enthalten einige sporadische Sungrazer, aber unter ihnen wurden vier weitere verwandte Kometengruppen identifiziert: die Kracht-, Kracht 2a-, Marsden- und Meyer-Gruppe. Die Marsden- und die Kracht-Gruppe scheinen beide mit dem Kometen 96P/Machholz verwandt zu sein, der auch die Eltern zweier Meteorströme, der Quadrantiden und der Arietiden, ist. ⓘ

Ungewöhnliche Kometen

Euler-Diagramm mit den Arten von Körpern im Sonnensystem ⓘ

Unter den Tausenden von bekannten Kometen weisen einige ungewöhnliche Eigenschaften auf. Der Komet Encke (2P/Encke) kreist von außerhalb des Asteroidengürtels bis knapp innerhalb der Umlaufbahn des Planeten Merkur, während der Komet 29P/Schwassmann-Wachmann derzeit auf einer nahezu kreisförmigen Bahn zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn unterwegs ist. 2060 Chiron, dessen instabile Bahn sich zwischen Saturn und Uranus befindet, wurde ursprünglich als Asteroid eingestuft, bis man eine schwache Koma bemerkte. In ähnlicher Weise wurde der Komet Shoemaker-Levy 2 ursprünglich als Asteroid 1990 UL₃ bezeichnet. ⓘ

Größter

Der größte bekannte periodische Komet ist 95P/Chiron mit einem Durchmesser von 200 km, der alle 50 Jahre ein Perihel innerhalb der Saturnbahn bei 8 AE erreicht. Der größte bekannte Komet der Oortschen Wolke ist vermutlich der Komet Bernardinelli-Bernstein mit ≈150 km, der sein Perihel erst im Januar 2031 knapp außerhalb der Saturnbahn in 11 AE erreichen wird. Der Komet von 1729 hatte einen geschätzten Durchmesser von ≈100 km und erreichte sein Perihel innerhalb der Jupiterbahn in 4 AE. ⓘ

Zentauren

Zentauren weisen typischerweise Merkmale sowohl von Asteroiden als auch von Kometen auf. Zentauren können als Kometen klassifiziert werden, wie z. B. 60558 Echeclus und 166P/NEAT. 166P/NEAT wurde entdeckt, während er eine Koma aufwies, und wird daher trotz seiner Umlaufbahn als Komet eingestuft. 60558 Echeclus wurde ohne Koma entdeckt, wurde aber später aktiv und wurde dann sowohl als Komet als auch als Asteroid (174P/Echeclus) eingestuft. Ein Plan für Cassini sah vor, ihn zu einem Zentauren zu schicken, aber die NASA beschloss stattdessen, ihn zu zerstören. ⓘ

Beobachtung

Ein Komet kann fotografisch mit einem Weitwinkelteleskop oder visuell mit einem Fernglas entdeckt werden. Aber auch ohne Zugang zu einer optischen Ausrüstung ist es für Amateurastronomen möglich, einen Kometen online zu entdecken, indem sie die von einigen Satellitenobservatorien wie SOHO gesammelten Bilder herunterladen. Der 2000. Komet von SOHO wurde am 26. Dezember 2010 vom polnischen Amateurastronomen Michał Kusiak entdeckt, und beide Entdecker von Hale-Bopp benutzten Amateurausrüstung (obwohl Hale kein Amateur war). ⓘ

Verloren

Eine Reihe von periodischen Kometen, die in früheren Jahrzehnten oder Jahrhunderten entdeckt wurden, sind heute verlorene Kometen. Ihre Bahnen waren nie gut genug bekannt, um künftige Erscheinungen vorherzusagen, oder die Kometen haben sich aufgelöst. Gelegentlich wird jedoch ein "neuer" Komet entdeckt, und die Berechnung seiner Bahn zeigt, dass es sich um einen alten "verlorenen" Kometen handelt. Ein Beispiel dafür ist der Komet 11P/Tempel-Swift-LINEAR, der 1869 entdeckt wurde, aber nach 1908 aufgrund von Störungen durch Jupiter nicht mehr beobachtet werden konnte. Er wurde erst wiedergefunden, als er 2001 zufällig von LINEAR wiederentdeckt wurde. Es gibt mindestens 18 Kometen, die in diese Kategorie fallen. ⓘ

In der Populärkultur

Die Darstellung von Kometen in der Populärkultur ist fest in der langen westlichen Tradition verwurzelt, Kometen als Vorboten des Unheils und als Omen für weltverändernde Veränderungen zu sehen. Allein der Halleysche Komet hat bei jedem seiner Wiederauftritte eine Flut von Sensationsberichten aller Art ausgelöst. Besonders auffällig war, dass die Geburt und der Tod einiger bemerkenswerter Persönlichkeiten mit dem Erscheinen des Kometen zusammenfielen, so z. B. bei den Schriftstellern Mark Twain (der richtigerweise spekulierte, dass er 1910 "mit dem Kometen untergehen" würde) und Eudora Welty, deren Leben Mary Chapin Carpenter den Song "Halley Came to Jackson" widmete. ⓘ

In der Vergangenheit lösten helle Kometen oft Panik und Hysterie in der Bevölkerung aus, da sie als schlechte Omen galten. In jüngerer Zeit, beim Durchgang des Halleyschen Kometen im Jahr 1910, passierte die Erde den Schweif des Kometen, und falsche Zeitungsberichte schürten die Angst, dass das Zyanogen im Schweif Millionen von Menschen vergiften könnte, während das Erscheinen des Kometen Hale-Bopp im Jahr 1997 den Massenselbstmord der Heaven's Gate-Sekte auslöste. ⓘ

In der Science-Fiction wurde der Einschlag von Kometen als eine Bedrohung dargestellt, die durch Technologie und Heldentum überwunden werden kann (wie in den Filmen Deep Impact und Armageddon von 1998), oder als Auslöser einer globalen Apokalypse (Lucifer's Hammer, 1979) oder von Zombies (Night of the Comet, 1984). In Jules Vernes Off on a Comet strandet eine Gruppe von Menschen auf einem Kometen, der die Sonne umkreist, während eine große Weltraumexpedition mit Besatzung den Halleyschen Kometen in Sir Arthur C. Clarkes Roman 2061: Odyssee 3. ⓘ

Galerie

• Komet C/2020 F3 NEOWISE

• Komet C/2006 P1 (McNaught), aufgenommen von Victoria, Australien 2007

• Der Große Komet von 1882 ist ein Mitglied der Kreutz-Gruppe

• Großer Komet 1861

• Komet Hyakutake (Röntgenaufnahme, ROSAT-Satellit)

• "Aktiver Asteroid" 311P/PANSTARRS mit mehreren Schweifen

• Komet Siding Spring (Hubble; 11. März 2014)

• Mosaik von 20 Kometen, die vom Weltraumteleskop WISE entdeckt wurden

• NEOWISE - Daten der ersten vier Jahre, beginnend im Dezember 2013

• C/2011 W3 (Lovejoy) steuert auf die Sonne zu

• Blick auf den Impaktor in den letzten Momenten vor dem Einschlag in den Kometen Tempel 1 während der Mission Deep Impact ⓘ

Videos ⓘ

• Die NASA entwickelt eine Kometenharpune für die Rückführung von Proben zur Erde

• Komet Encke verliert seinen Schweif ⓘ

Übersicht

Charakterisierung

Aperiodische Kometen

Kometen, die – auf Grund ihrer parabolischen oder hyperbolischen Bahn – sicher nicht wiederkehren, oder Einzelbeobachtungen, über die mangels genauer Bahnbestimmung – noch – keine Aussage getroffen werden kann. ⓘ

Kometenbahnen

Animation einer Kometenbahn ⓘ

Da bei neu entdeckten Kometen nur kurze Bahnbögen beobachtet wurden, werden zuerst parabolische Bahnen berechnet. Da eine Parabel jedoch nur ein mathematischer Grenzfall ist und in der Natur nicht als solche vorkommen kann (jede noch so winzige Störung macht daraus eine Ellipse oder eine Hyperbel), laufen Kometen, deren Bahnexzentrizität mit e = 1,0 (Parabel) angegeben wird, in Wahrheit entweder auf Ellipsen (e < 1,0) oder auf Hyperbeln (e > 1,0). Bei längerer Beobachtung und der Gewinnung zusätzlicher astrometrischer Positionen kann dann entschieden werden, ob es sich um Ellipsen oder Hyperbeln handelt. ⓘ

Von zirka 660 untersuchten Kometen zeigt sich folgende Verteilung: 43 % Parabeln, 25 % langperiodische Ellipsen (Umlaufszeit über 200 Jahre), 17 % kurzperiodische Ellipsen (Umlaufszeit bis zu 200 Jahre) und 15 % Hyperbeln. Der hohe Anteil an Parabeln ist jedoch auf den zu kurzen Beobachtungszeitraum vieler Kometenerscheinungen zurückzuführen, bei denen langgestreckte Ellipsen nicht von einer Parabel unterschieden werden können. Bei einer längeren Sichtbarkeit von 240 bis 500 Tagen beschreiben nur noch 3 % der Kometen vermutlich eine Parabelbahn. Somit dürften die Ellipsen vorherrschend sein. ⓘ

Da viele Meteorschwärme vom Material früherer oder aktiver Kometen kommen, untersucht die Meteorastronomie mit Hilfe der Bahnbestimmung u. a. den Zusammenhang von Meteoren und Kometen. ⓘ

Entdeckung und Beobachtung von Kometen

Während bis 1900 etwa 5 bis 10 neue Kometen pro Jahr entdeckt wurden, ist diese Zahl inzwischen auf über 20 angestiegen. Wesentlich sind daran automatische Himmels-Durchmusterungen und Beobachtungen von Raumsonden beteiligt. Doch gibt es auch Amateurastronomen, die sich auf Kometensuche spezialisiert haben, insbesondere in Japan und Australien. ⓘ

Am erfolgreichsten war dabei der Neuseeländer William Bradfield mit 17 Entdeckungen zwischen 1972 und 1995, die alle nach ihm benannt wurden. Er suchte systematisch am Dämmerungshimmel bis zu 90° Sonnenabstand und wandte dafür jährlich etwa 100 Stunden auf. ⓘ

Für visuelle Beobachtungen eignen sich lichtstarke Feldstecher oder ein spezieller Kometensucher. Wichtig ist eine schwache Vergrößerung bei hoher Lichtstärke, damit die relativ geringe Flächenhelligkeit des Kometen (ähnlich wie bei Nebelbeobachtungen) erhalten bleibt. Die Austrittspupille soll daher jener des dunkeladaptierten Auges (etwa 7 mm) entsprechen. ⓘ

Fotografisch benutzt man heute meist Kameras mit hochempfindlichen CCD-Sensoren. Bei Detailfotografien (etwa von der Struktur des Kometenschweifs) wird die Kamera nicht den Sternen nachgeführt, sondern mittels genäherter Bahnberechnung dem Kometen selbst. Die meisten sind bei ihrer Entdeckung noch im äußeren Sonnensystem und erscheinen nur wie ein diffuses Sternchen von 15. bis 20. Magnitude. ⓘ

Aufbau

Koma

Zusammensetzung der Kometenkoma von Hale-Bopp (1997), normiert auf H₂O ⓘ

Molekül	Häufigkeit
H2O	100
CO	20
CO2	6–20
H2CO	1
CH3OH	2
NH3	0,7–1,8
CH4	0,6
C2H2	0,1
C2H6	0,3
HCOOH	0,06
CH2CO	<0,03
CH3CHO	0,02
CH3CH2OH	<0,05
CH3OCH3	<0,45
HCOOCH3	0,06
HNCO	0,06–0,1
NH2CHO	0,01
HCN	0,25
HNC	0,04
CH3CN	0,02
HC3N	0,02
H2S	1,5
OCS	0,5
H2CS	0,02
SO	0,2–0,8
SO2	0,1

Sobald ein Komet bei der Annäherung an die Sonne in einem Abstand von etwa 5 AE ungefähr die Jupiterbahn kreuzt, bildet die Wechselwirkung zwischen Sonnenwind und Komet eine schalenförmige Koma, die in Kernnähe auch strahlenartige Strukturen zeigt. Sie entsteht durch Sublimation leicht flüchtiger Substanzen auf der sonnenzugewandten Seite, die ins Eis eingebettete Staubteilchen mitreißen. Nach den Beobachtungen der Sonde Giotto findet diese Sublimation nur an etwa 10 bis 15 % der Kometenoberfläche statt, die flüchtigen Substanzen entweichen offenbar nur an brüchigen Stellen der schwarzen Kruste. Die an diesen Stellen entweichenden Muttermoleküle bilden die innere Koma. Durch weitere Aufheizung, Ionisation und Dissoziation vergrößert sich die Koma weiter und bildet die schließlich sichtbare Koma aus Ionen und Radikalen. Sie wird noch von einem im Ultravioletten strahlenden atomaren Wasserstoffhalo umgeben, der auch UV-Koma genannt wird und beim Kometen Hale-Bopp 1997 einen Durchmesser von 150 Millionen Kilometern erreichte. Da die Ozonschicht für die UV-Strahlung undurchlässig ist, kann die UV-Koma nur von außerhalb der Erdatmosphäre untersucht werden. ⓘ

Verschiedenes

Abgrenzung zu anderen Himmelskörpern

Die Unterscheidung zwischen Asteroiden und Kometen ist nicht immer ganz eindeutig. Man vermutet, dass einige der als Asteroiden klassifizierten Objekte mit stark elliptischen Bahnen, zum Beispiel die Zentauren, „ausgebrannte“ Kometenkerne sind, die von einer dicken Schicht nichtflüchtiger Substanzen bedeckt sind. Andererseits wird das ursprünglich als Asteroid (2060) Chiron eingestufte Objekt seit der Entdeckung einer Koma als Komet klassifiziert und gemäß der Kometennomenklatur 95P/Chiron genannt. ⓘ

Heute wird der Begriff Komet sowohl im populärwissenschaftlichen als auch im wissenschaftlichen Sprachgebrauch entgegen seiner ursprünglichen Definition oft für alle vermutlich eisigen Kleinplaneten verwendet. Beispiele hierfür sind die Objekte des Kuipergürtels und der Oortschen Wolke, die zwar leichtflüchtige Substanzen enthalten, aber aufgrund ihrer Entfernung von der Sonne niemals stark genug erwärmt werden, um eine Koma zu bilden. Von solchen Objekten wird aber angenommen, dass ihr Aufbau eher den Kometenkernen gleicht als den Asteroiden aus dem Asteroidengürtel, aber erst bei Periheldistanzen innerhalb der Jupiterbahn die Sonnenstrahlung stark genug ist, durch einen Sublimationsprozess eine Koma zu bilden. ⓘ

Meteorströme und Meteoriten

Die Teilchen des Staubschweifs verteilen sich entlang der Kometenbahn um die Sonne. Wie Giovanni Schiaparelli gezeigt hat, treten Meteorströme auf, wenn die Erde diese Bahn kreuzt. Die bekanntesten Meteorströme sind die Leoniden und die Perseiden. Diese Ströme sind als Sternschnuppen leicht beobachtbar. Meist verglüht das Kometenmaterial beim Durchflug durch die Erdatmosphäre, und so wurden bisher noch keine Meteoriten entdeckt, die zweifelsfrei von Kometen stammen. Für einige sehr seltene Meteoritentypen, wie zum Beispiel die CI-Chondriten, wurde zwar eine Verbindung zu Kometen vorgeschlagen, ein Beweis konnte allerdings bisher noch nicht erbracht werden. Auch Mikrometeoriten stammen überwiegend aus dem Asteroidengürtel, obwohl auch hier eine kometare Komponente diskutiert wird. ⓘ

Die direkte Untersuchung von Kometenmaterial ist jedoch für das Verständnis der Entstehung unseres Sonnensystem von großer Bedeutung, so dass komplexe Raumfahrtmissionen mit Raumsonden wie Deep Impact oder Rosetta durchgeführt werden, die das Kometenmaterial vor Ort untersuchen. Durch die Stardust-Mission ist es erstmals gelungen, Proben in Form von kleinsten Teilchen aus der Koma eines Kometen zur Erde zurückzubringen und für Untersuchungen in irdischen Labors zur Verfügung zu stellen. ⓘ

Erdnahe Kometen

Da Kometenkerne typischerweise Durchmesser von 1 bis 100 Kilometern haben, wäre der Impakt eines Kometen mit der Erde nach aller Wahrscheinlichkeit eine globale Katastrophe, die auch Massenaussterben zur Folge haben kann. ⓘ

Von den 10.713 zum Stand Februar 2014 katalogisierten erdnahen Objekten sind 94 Kometen und 10.619 Asteroiden. Damit sind etwas unter einem Prozent aller Erdbahnkreuzer, die eine potentielle Kollisionsgefahr mit der Erde bergen, Kometen. Von insgesamt 5.253 bekannten Kometen sind knapp 2 % Erdbahnkreuzer (Stand: November 2014). Diese Zahlen erlauben jedoch keine Abschätzung der Wahrscheinlichkeit eines Impakts mit der Erde. Das Risiko von Kometen-Impakts ist generell schwieriger einzuschätzen als das von Asteroiden, deren Bahnen vergleichsweise stabiler und besser bekannt sind. Es gibt bzw. gab Entdeckungs-, Überwachungs- und Risikoabschätzungssysteme, die sowohl Asteroiden als auch Kometen erfassen (wie Catalina Sky Survey oder LONEOS) und Systeme, die nur Asteroiden und keine Kometen erfassen, wie ATLAS, LINEAR, NEAT oder Sentry. ⓘ

Bislang ist kein Kometenimpakt in der Erdgeschichte gesichert bestätigt. Im Jahr 1978 stellte der slowakische Astronom Ľubor Kresák die These auf, dass das Tunguska-Ereignis des Jahres 1908 durch ein Fragment des periodischen Kometen Encke ausgelöst worden sein könnte. Man nimmt an, dass kleinere Kometen, oder Kometenbruchstücke, geringe Spuren auf der Erde hinterlassen, da ihr Eis beim Eintritt in die Atmosphäre verdampft und ihre Gesteins-Bestandteile noch in der Atmosphäre verstreut werden könnten. Im Jahr 2013 schlugen Forscher vor, dass ein in der Libyschen Wüste gefundener ungewöhnlicher Stein aus Libyschem Wüstenglas durch den Einschlag eines Kometen entstanden sein könnte. ⓘ

Im Jahr 1984 fanden die Paläontologen David M. Raup und J. John Sepkoski bei den Aussterbens-Ereignissen im Fossilbericht eine Periodizität von etwa 26 Millionen Jahren. Als mögliche Ursache schlugen zwei Teams von Astronomen, Daniel P. Whitmire und Albert A. Jackson IV, sowie Marc Davis, Piet Hut und Richard A. Muller, unabhängig voneinander einen noch unentdeckten Zwergstern-Begleiter der Sonne vor. Dieser, Nemesis getauft, solle durch seinen Störungseinfluss auf die Oortsche Wolke eine zyklische Vergrößerung der Kometenanzahlen verursachen, die ins Innere des Sonnensystems gelangen, wodurch es auch auf der Erde mit dieser Periodizität zu statistisch häufigeren Kometeneinschlägen käme. Nachfolgende Untersuchungen zu den Aussterbe- und Impakt-Ereignissen anhand neuerer Daten fielen unterschiedlich aus. ⓘ

Mystifizierung

Seit Jahrtausenden hat die Menschheit das plötzliche Auftauchen von Kometen als böses Omen kommenden Unglücks, von Kriegen und Katastrophen interpretiert, vereinzelt aber auch als Wunderzeichen. Selbst das wissenschaftlich bereits aufgeschlossene 17. Jahrhundert war noch immer in diese Magisierung verstrickt, und auch Astronomen vom Range Johannes Keplers interpretierten Kometen als „ominös“ (im Sinne der Wortherkunft). ⓘ

Seit Beginn des 14. Jahrhunderts stellten Künstler den Stern von Betlehem als Kometen dar, als einer der ersten war es Giotto di Bondone aus Florenz im Jahr 1302. Mit Edmund Halleys Entdeckung der Periodizität im Jahr 1682 legte sich die Furcht vor Kometen etwas. Magische Zuschreibungen werden aber noch heute vorgenommen, wie an der Massenselbsttötung der Heaven’s-Gate-Mitglieder beim Erscheinen des Kometen Hale-Bopp im Jahr 1997 zu erkennen ist. ⓘ

Komet Caesar

Antiken Berichten zufolge erschien im Jahr 44 v. Chr. während Feierlichkeiten zu Ehren Venus Genetrix kurz nach der Ermordung Julius Caesars für mehrere Tage ein sehr heller Haarstern am römischen Himmel. Die Erscheinung wurde von den Römern als Zeichen der Vergöttlichung Caesars und des Aufstiegs seiner Seele in den Himmel gedeutet. Von Kaiser Augustus gefördert wurde der Komet Caesar (in der Antike auch 'Sidus Iulium' genannt) Teil des Kultes um den Staatsgott Divus Iulius und damit fester Bestandteil der römischen Mythologie. ⓘ