Wie Kometen entstehen, woher sie kommen und warum sich ihre Umlaufbahnen unterscheiden

Kometen werden oft als kosmische Schneebälle beschrieben: feste Körper aus Gestein, Staub und gefrorenen Gasen, die die Sonne umkreisen, wie die NASA in ihrer Übersicht zu Kometen erklärt. Weit entfernt von der Sonne ist der eisige Kern eines Kometen, der sogenannte Nucleus, klein — die NASA vergleicht ihn mit der Größe einer kleinen Stadt. Wenn sich der Komet der Sonne nähert, verursacht die Hitze, dass diese gefrorenen Gase verdampfen und einen leuchtenden Kopf erzeugen, die sogenannte Koma, der größer als die meisten Planeten werden kann, plus einen Schwanz aus Staub und Gas, der sich über Millionen von Meilen erstrecken kann.

Wo Kometen entstehen

Nach Angaben der NASA sind Kometen Überreste aus der Entstehung des Sonnensystems. Anstatt zufällig über das Sonnensystem verteilt zu sein, sind die meisten in zwei unterschiedlichen Lagern konzentriert: dem Kuiper-Gürtel, der hinter der Neptunbahn beginnt, und der viel weiter entfernten Oortschen Wolke, wie die NASA-Seite zu Kuiper-Gürtel-Fakten besagt.

Der Kuiper-Gürtel ist eine ringförmige Region aus eisigen Körpern, die in der Nähe der Neptunbahn beginnt, etwa 30 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt, und sich auf etwa 50 AE in seinem Hauptbereich erstreckt, mit einer stärker verteilten Scheibe, die sich bis etwa 1.000 AE erstreckt, wie die NASA berichtet. Er ist nach dem Astronomen Gerard Kuiper benannt, der 1951 theoretische Arbeiten zu transneptunischen Objekten veröffentlichte, obwohl die tatsächlichen Entdeckungen von Kuiper-Gürtel-Objekten erst in den frühen 1990er Jahren begannen (Pluto, entdeckt 1930, war das erste solche Objekt, das identifiziert wurde, obwohl es damals nicht als solches erkannt wurde). Mehr als 2.000 Objekte dort sind bisher katalogisiert worden, und Wissenschaftler schätzen, dass es in der Region Hunderttausende von Körpern gibt, die größer als 60 Meilen (100 Kilometer) breit sind, wie die NASA berichtet.

Die Oortsche Wolke liegt weit jenseits des Kuiper-Gürtels und erstreckt sich Hunderte von Milliarden Kilometer von der Sonne, wie die Europäische Weltraumagentur (ESA) berichtet. Ihre riesige Entfernung und die Gravitationseffekte von vorbeiziehenden Sternen und der Gezeitenkraft der Galaxie sollen ihr eine kugelförmige Form verleihen, im Gegensatz zum flacheren, scheibenförmigen Kuiper-Gürtel.

Warum sich die Umlaufbahnen unterscheiden: kurzperiodische versus langperiodische Kometen

Das Lager, aus dem ein Komet stammt, prägt, wie Astronomen seine Umlaufbahn klassifizieren. Die ESA-Seite der Comet-Interceptor-Mission unterscheidet mehrere Kategorien auf der Grundlage der Umlaufperiode und des Winkels, in dem ein Komet relativ zur Ebene der Planeten (der Ekliptik) fährt.

Jupiter-Familie-Kometen vollenden eine Umlaufbahn in weniger als 20 Jahren und reisen in der Nähe der Planetenebene, nahe der Jupiters Umlaufbahn; ihre Bahnen werden stark von Jupiters Schwerkraft geprägt, wie die ESA berichtet. Halley-Typ-Kometen haben Perioden von 20 bis 200 Jahren, reisen zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Pluto und können sich der Sonne in jedem Winkel von 0 bis 90 Grad relativ zur Planetenebene nähern — der Halleysche Komet, der ungefähr alle 76 Jahre zurückkehrt, ist das beste Beispiel, das die ESA anführt.

Sowohl Jupiter-Familie- als auch Halley-Typ-Kometen werden als kurzperiodische Kometen klassifiziert, und die NASA-Seite zum Kuiper-Gürtel führt die meisten kurzperiodischen Jupiter-Familie-Kometen auf Kollisionen im Kuiper-Gürtel zurück, die Fragmente unter dem Einfluss der Schwerkraft des Neptun sonneneinwärts schicken.

Langperiodische Kometen hingegen haben Umlaufperioden von 200 Jahren bis über eine Million Jahre, wie die ESA erklärt. Diese Kometen dringen selten in das innere Sonnensystem ein und kommen tendenziell aus im Wesentlichen zufälligen Richtungen und Winkeln an, anstatt nahe an der Planetenebene zu bleiben — ein Muster, das mit einem Ursprung in der ungefähr kugelförmigen Oortschen Wolke übereinstimmt, anstatt des flacheren Kuiper-Gürtels. Da langperiodische Kometen so selten in der Nähe beobachtet werden, zielt die ESA-Missionskometen-Abfänger darauf ab, die erste zu sein, um einen aus der Nähe zu untersuchen.

Andere Umlaufbahncategorien

Die ESA beschreibt auch Sonnennah-Kometen, die extrem nahe an der Sonne vorbeigehen und oft durch die Hitze auseinanderfallen oder verdampfen, und nicht-periodische Kometen, die genug Geschwindigkeit aus nahen Begegnungen mit Planeten gewinnen können, um der Schwerkraft der Sonne zu entgehen und das Sonnensystem zu verlassen. Separat wird angenommen, dass interstellare Objekte wie 1I/'Oumuamua Exokometen sind, die um andere Sterne entstanden sind, bevor sie unser Sonnensystem durchquerten, wie die ESA berichtet.

Woraus Kometen bestehen

Die NASA beschreibt Kometen als aus Gestein, Staub und gefrorenen Gasen zusammengesetzt. Material im Kuiper-Gürtel wird von der NASA speziell als eisige Überreste beschrieben, die Gestein, Wassereis, Ammoniak und Methan enthalten, wobei einige Körper 600 Meilen (etwa 965 Kilometer) breit sind, einschließlich Zwergenplaneten wie Pluto und Eris, die die Region teilen. Die NASA weist auch darauf hin, dass die geschätzte Gesamtmasse des Kuiper-Gürtels nicht mehr als etwa 10% der Erdmasse beträgt.

Bei wiederholten Durchgängen in der Nähe der Sonne wird das Eis eines Kometen allmählich aufgebraucht. Die NASA-Seite zum Kuiper-Gürtel vermerkt, dass solche Kometen schließlich ruhend werden können und nicht mehr den sichtbaren Koma und Schwanz erzeugen, die aktive Kometen bestimmen.