I 2014 ble European Space Agency's (ESA) Rosetta romskip laget historie da det møttes med Comet 67P / Churyumov-Gerasimenko. Dette oppdraget ville være det første i sitt slag, der et romskip fanget en komet, fulgte den da den gikk i bane rundt Solen og satte ut en lander til overflaten. I løpet av de neste to årene ville orbiteren studere denne kometen i håp om å avsløre ting om solsystemets historie.
I denne tiden ledet Rosettas vitenskapsteam også omløperen for å lete etter tegn på kometens buesjokk - grensen som dannes rundt gjenstander som et resultat av interaksjon med solvind. I motsetning til hva de trodde, har en fersk undersøkelse avslørt at Rosetta klarte å oppdage tegn på et baugsjokk rundt kometen i sine tidlige stadier. Dette utgjør første gang i historien at dannelsen av et baugsjokk har blitt sett i vårt solsystem.
Som nevnt, er båsesjokk et resultat av ladede partikler (plasma) som stammer fra solen (aka solvind) som avskjærer gjenstander i banen. Denne prosessen fører til dannelse av en buet, stasjonær sjokkbølge foran objektet. De er så navngitt fordi de, når de blir visualisert, ligner en bue og oppførselen deres ligner bølger som dannes rundt bue av et skip når det skjærer gjennom turbulent vann.
I tillegg til planeter og større kropper, er det påvist baugsjokk rundt kometer. Over tid kan samspillet mellom solens plasma og et objekt ha en innvirkning på selve gjenstanden, dets buksjokk og omgivelsene. Siden kometer er en utmerket måte å studere plasma i solsystemet, håpet Rosetta-teamet å oppdage et baugsjokk rundt Comet 67P og studere det på nært hold.
For å oppnå dette, Rosetta fløy over 1500 km (932 mi) fra 67P sentrum mellom 2014 og 2016 på jakt etter store grenser rundt kometen. Ukjent med misjonsteamet den gang, fløy Rosetta faktisk direkte gjennom baugsjokket flere ganger, før og etter at kometen nådde sitt nærmeste punkt til Solen langs bane.
Som Herbert Gunell - en forsker fra Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Umeå University, og en av hovedforfatterne på studien - forklarte i en ESA-pressemelding:
"Vi lette etter et klassisk buksjokk i det området vi forventer å finne et, langt borte fra kometens kjerne, men fant ikke noe, så vi opprinnelig kom til konklusjonen at Rosetta ikke hadde klart å oppdage noen form for sjokk. Imidlertid ser det ut til at romfartøyet faktisk fant et baugsjokk, men at det var i sin spede begynnelse. I en ny analyse av dataene oppdaget vi de til slutt rundt 50 ganger nærmere kometens kjerne enn forventet i tilfelle av 67P. Det beveget seg også på måter vi ikke forventet, og det er grunnen til at vi opprinnelig savnet det. ”
Den første deteksjonen fant sted 7. mars 2015, da kometen var over 2 astronomiske enheter (AUer) fra sola - dvs. to ganger avstanden mellom jorden og solen. Da kometen nærmet seg Solen, Rosetta data viste tegn på at et båtsjokk begynte å danne seg. De samme indikatorene ble oppdaget 24. februar 2016, da kometen var på vei bort fra Sola.
En tydelig indikasjon på at dette var et baugsjokk i de tidlige stadier av formasjonen var dens form. Sammenlignet med fullt utviklede baugsjokk observert rundt andre kometer, var grensen som ble oppdaget rundt Comet 67 / P asymmetrisk og bredere enn vanlig. Som Charlotte Goetz, en forsker fra Institute for Geophysics and Extraterrestrial Physics som var medledende studien, forklarte:
”En så tidlig fase av utviklingen av et buesjokk rundt en komet hadde aldri blitt fanget før Rosetta. Spedbarnssjokket vi oppdaget i 2015-dataene, har senere utviklet seg til å bli et fullt utviklet buesjokk da kometen nærmet seg Solen og ble mer aktiv - vi så ikke dette i Rosetta-dataene, da romfartøyet var for nært til 67P på det tidspunktet for å oppdage det "voksne" sjokket. Da Rosetta oppdaget det igjen, i 2016, var kometen på vei tilbake ut fra Sola, så sjokket vi så var i samme tilstand, men "ikke-formende" i stedet for å danne. "
For å bestemme egenskapene til baugsjokket, undersøkte forskerteamet data fra Rosetta Plasma Consortium - en pakke med fem forskjellige instrumenter designet for å studere plasmamiljøet rundt Comet 67P. Ved å kombinere disse dataene med en plasmamodell kunne de simulere kometens interaksjoner med solvinden.
Det de fant var at når baugsjokket dannet seg rundt Rosetta, ble magnetfeltet sterkere og mer turbulent. Dette var preget av meget energiske ladede partikler som periodisk ble produsert og oppvarmet i selve buesjokket. Før dette hadde disse partiklene beveget seg saktere og solvinden var generelt svakere.
Dette, konkluderte de, var resultatet av at Rosetta var "oppstrøms" for et båtsjokk når de første målingene ble oppnådd, deretter "nedstrøms" når de andre målingene ble oppnådd - noe som stemte overens med at kometen nærmet seg og gikk tilbake fra sola. Som Matt Taylor, en ESA Rosetta prosjektforsker, indikerte:
“Disse observasjonene er den første av et baugsjokk før det fullstendig dannes, og er unikt når de blir samlet på stedet ved kometen og sjokket i seg selv. Dette funnet fremhever også styrken ved å kombinere målinger og simuleringer av flere instrumenter. Det er muligens ikke mulig å løse et puslespill ved å bruke ett datasett, men når du samler flere ledetråder, som i denne studien, kan bildet bli tydeligere og tilby reell innsikt i den komplekse dynamikken i vårt solsystem - og objektene i det, som 67P. ”
I tillegg til å være et historisk funn, ga deteksjonen av dette båtsjokket i formasjonen en unik mulighet til å samle in situ målinger av solsystemets plasmamiljø. Selv om Rosetta avsluttet sitt oppdrag med å påvirke kometens overflate for to år siden, forskere til å fortsette å dra nytte av dataene den samlet i løpet av tiden den gikk i bane rundt Comet 67 / P.
