Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1545
Main Title: Study of the Gas and Dust Activity of Recent Comets
Translated Title: Untersuchung der Gas- und Staubaktivität aktueller Kometen
Author(s): Weiler, Michael
Advisor(s): Rauer, Heike
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät II - Mathematik und Naturwissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: English
Language Code: en
Abstract: Kometen gehören zu den seit seiner Entstehung am wenigsten veränderten Objekten im Sonnensystem. Ihre Untersuchung ermöglicht daher Rückschlüsse auf die physikalischen und chemischen Bedingungen im präsolaren Nebel. In dieser Arbeit wurde ein eindimensionales vereinfachtes Multi-Fluid-Model zur Beschreibung der Chemie in der Kometenkoma aufgebaut. Dieses Modell wurde verwendet, um die Entstehung der Radikale C3 und C2 in zu untersuchen. Dazu wurden radiale Profile der optischen Emissionen von C3 und C2 der Kometen C/2001 Q4 NEAT, C/2002 T7 LINEAR und 9P/Tempel 1 bei heliozentrischen Abständen zwischen 1,0 AE und 1,5 AE verwendet. Diese wurden mittels Langspaltspektroskopie erhalten. Ein Reaktionsnetzwerk zur Erklärung der Bildung von C3 und C2 bei größeren heliozentrischen Abständen (Helbert 2002) wurde aktualisiert und erweitert. Es wurden Moleküle und Radikale identifiziert, deren Photoreaktionsraten vor einer Erklärung der C3- und C2-Bildung genauer bestimmt werden müssen. Als Kometen von besonderem Interesse wurden 67P/Churyumov-Gerasimenko und 9P/Tempel 1 detaillierter untersucht. Beide Kometen sind Ziele von Weltraummissionen. Archivbeobachtungen des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko sowie Bilder der Staubkoma wurden analysiert. Die Daten wurden verwendet, um die Langzeitaktivität des Kometen zu untersuchen. Daten zur Staub- und Gasaktivität wurden verwendet, um den Staubfluß in der inneren Koma abzuschätzen. Diese Analysen dienen der Vorbereitung der europäischen Weltraummission Rosetta, die im Jahr 2014 den Kometen erreichen wird. Komet 9P/Tempel 1 war das Ziel der amerikanischen Mission Deep Impact, in deren Rahmen am 4. Juli 2005 ein Projektil in den Kometenkern eingeschlug und dabei eine Energie von ca. 19,3 GJ freigesetzte (A'Hearn et al. 2005). Die Auswirkungen des Einschlags wurden unter anderem im Rahmen einer Beobachtungskampagne der Europäischen Südsternwarte beobachtet. Langspaltspektren, die während dieser Kampagne gewonnen wurden, wurden verwendet, um die Einschlagwolke und die Änderungen der kometaren Aktivität nach dem Einschlag zu untersuchen. Es wurden Hinweise auf eine chemische Inhomogenität des Kometenkerns gefunden. Da sich während dieser Arbeit zeigte, daß nur wenige Informationen über die Größe von Kernen langperiodischer Kometen verfügbar sind, wurde die Möglichkeit untersucht, Kernradien von Kometen aus Beobachtungen von Monitorprogrammen des Himmels zu bestimmen. Mit diesem Verfahren abgeleitete Kernradien von langperiodischen Kometen und Jupiterfamilienkometen legen Unterschiede in den Größenverteilung beider Populationen nahe. Nicht alle Auswahleffekte, die in die Kerngrößenbestimmung eingehen, können im Rahmen dieser Arbeit eliminiert werden. Zielkometen wurden ausgewählt, deren Beobachtung die Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen kann.
Comets belong to the most pristine objects in the Solar System. The study of comets therefore allows one to put constraints to the physical and chemical conditions in the pre-planetary disc. In this work, a one-dimensional simplified multi-fluid model for the analysis of the chemistry in cometary comae was constructed. This model was used for the study of the formation of the C3 and C2 radicals. For this purpose, radial profiles of the optical emissions of C3 and C2 in comets C/2001 Q4 NEAT, C/2002 T7 LINEAR, and 9P/Tempel 1 at heliocentric distances between 1.0 AU and 1.5 AU were analysed. These profiles were obtained by means of long-slit spectroscopy. A reaction network for the formation of C3 and C2 at larger heliocentric distances (Helbert 2002) was updated and extended. Molecules and radicals were identified for which photodissociation reaction rates have to be further constrained before the formation of C3 and C2 can be understood. As comets of special interest, the comets 67P/Churyumov-Gerasimenko and 9P/Tempel 1 were studied in more detail. Both comets are targets of space missions. Archive spectroscopic observations as well as images of the dust coma of comet 67/Churyumov-Gerasimenko were analysed. The data were used to study the long-term activity of this comet and to estimate the dust flux in the inner coma. These studies are done in support of the european space mission Rosetta, reaching comet 67P/Churyumov-Gerasimenko in 2014. Comet 9P/Tempel 1 was the target comet of the american space mission Deep Impact, which delivered an impactor to the nucleus of this comet. During impact, an energy of 19.3 GJ was released (A'Hearn et al. 2005). The effects of the impact was among others studied by an observing campaign of the European Southern Observatory. Long-slit spectra, obtained during this campaign, were used to study the impact cloud and the change in cometary activity after the impact. The study suggests a chemical imhomogenity of the nucleus of comet 9P/Tempel 1. Since the nuclear sizes of long-period comets are only poorly constrained by now, in this work the possibility to determine the sizes of cometary nuclei from survey observations is studied. Nuclear sizes of long-period comets and Jupiter-family comets determined from such observations suggest differences is the nucleus size distributions of both populations. Since not all bias effects influencing the determination of the size distributions could be removed within this work, target comets for future observations were selected that can confirm the results of this work.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-15069
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1842
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1545
Exam Date: 18-Dec-2006
Issue Date: 28-Feb-2007
Date Available: 28-Feb-2007
DDC Class: 520 Astronomie und zugeordnete Wissenschaften
Subject(s): C2
C3
Koma
Kometen
Staub
C2
C3
Coma
Comets
Dust
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