Cometary Nucleus

bármely üstökös kulcseleme a cometary nucleus, mert e kicsi (általában kevesebb, mint 20 km átmérőjű), jeges test nélkül az üstökös egyáltalán nem létezne. A kóma, a hidrogénfelhő és a farok mind a magból származó jég szublimációjából ered, amely a naptól nagy távolságra inaktív állapotban úgy néz ki, mint egy aszteroida.

az 5 km hosszú Wild 2 üstökös magja. forrás: NASA / JPL

a 8 km hosszú Borrelly üstökös magja. hitel: NASA / US Geological Survey

az 5 km hosszú Tempel 1 üstökös magja. hitel: NASA / JPL / UMD

a 16 km hosszú Halley üstökös aktív magja. hitel: ESA / MPAE

az üstökösmag legnépszerűbb modelljét először 1950-ben terjesztette elő Fred Whipple. A piszkos hógolyó modellje azt sugallja, hogy az atommag jég, por és kőzet keveréke, ezt az elképzelést több űrmisszió is megerősítette, amelyek üstökösmagokkal találkoztak. Ezek a küldetések azt mutatták, hogy az üstökösök magjai alacsony albedókkal rendelkeznek (Halley-üstökös: 0,04, Borrelly-üstökös: 0,03), és körülbelül 75% ices-ből (elsősorban vízből) és 25% porból és kőzetből állnak.

az üstökösmag belseje monolitikus, konglomerátum vagy differenciált? A bizonyítékok konglomerátum struktúrára utalnak, de ezt még meg kell erősíteni.

bár ezek a repülések kínzó pillantásokat tártak fel az üstökösmagok természetéről, még sok mindent fel kell fedezni. Például, mi a mag összetétele-monolitikus, konglomerátum vagy differenciált? A Halley üstökös magjára mért alacsony sűrűség, valamint a Shoemaker-Levy üstökös felbomlása a Jupiterrel való ütközés előtt, mindkettő alátámasztja a konglomerátummag gondolatát. Ebben az esetben a magot jól szigetelni kell, sőt a felülethez viszonylag közel található anyagot sem szabad befolyásolni a napfűtés. Ez, valamint az a tény, hogy könnyebben hozzáférhetők, mint a Kuiper-öv objektumai (szintén úgy gondolják, hogy változatlanok a Naprendszer kialakulása óta), az üstökösmagokat elsődleges objektumokká tenné a korai Naprendszer tanulmányozásához.

egy ‘törmelékköpeny’ alakul ki, amikor a napfény felmelegíti a mag felszínét és szublimálja a jeget. A kis porszemcséket a gázzal együtt a kómába viszik, így a nagy kőzetek (vörös) túl nehézek ahhoz, hogy törmelékköpenyként felemeljék őket. Ez a köpeny korlátozza a további szublimációt, mivel hatékonyan eltemeti az illékony jégeket.

egy másik kérdés, amelyet még meg kell válaszolni, az üstökösmagokra mért alacsony albedó jellege. Az egyik ötlet az, hogy a szublimáló jég által hátrahagyott nagy sziklák (törmelékköpeny) felszíni köpenyének köszönhető. Úgy gondolják, hogy a mag felületét szinte teljes egészében törmelék boríthatja egyetlen pályán belül, súlyosan korlátozva az üstökös aktivitását.

az alacsony albedó alternatív magyarázata az, hogy az üstökösmag nagy energiájú kozmikus sugarakkal történő besugárzása sötét, komplex szénvegyületek köpenyét képezi (besugárzási köpeny). Úgy gondolják ,hogy a besugárzási köpeny kialakulása több millió évbe telik (amíg az üstökös pályájának legkülső részén van), és akár 1 méter vastag is lehet.

besugárzási köpeny alakul ki, amikor a nagy energiájú kozmikus sugarak károsítják a jeges anyag kötéseit, ami komplex szerves vegyületeket (fekete) eredményez.

bár a forgás miatt a mag különböző régiói a Nap felé néznek és aktívvá válnak, megfigyelések kimutatták, hogy az aktivitás a magnak a Nap felé néző oldalának csak egy kis részére korlátozódik. Ezt az egyik (vagy mindkettő) létezésével lehet elszámolni. A keletkező gázsugarak megváltoztathatják a mag forgását, és ha az aktivitás különösen erőteljes, az üstökös pályájának megváltozásához is vezethet a Nap körül.