Beobachtung und Simulation von Strukturen im Plasmaschweif eines Kometen

Die vorliegende Arbeit behandelt die Dynamik von Strukturen (Dichteanhäufungen, Knoten) im Plasmaschweif eines Kometen in Beobachtung und Simulation. Es werden Beobachtungsdaten der Kometen Hale-Bopp (1997) und Austin (1990) in Bezug auf Dynamik von Strukturen im Plasmaschweif sowie deren Dichte dargestellt. Die Dichten einzelner Strukturen reichen bei Komet Hale-Bopp von 0.2 bis 2 Moleküle (CO+) pro ccm bei Abständen von 5 bis 10 Mio. km vom Kometenkern. Bei Komet Austin wurden periodische Knoten beobachtet, die sich mit einer mittleren Beschleunigung von 1 m/s2 beschleunigt werden. Zur Simulation von Schweifstrukturen wurde ein Zwei-Ionen-MHD-Modell herangezogen und in 3D realisiert. Die meisten Simulationsergebnisse zeigen periodische Knotenbildung im Schweif, ähnlich wie bei Komet Austin beobachtet. Die einzelnen Knoten entstehen dabei (ohne Änderung der äußeren Bedingungen!) auf der Seite stromabwärts des Kometenkerns, werden kurz in den Schweif beschleunigt und bewegen sich dann mit konstanter Endgeschwindigkeit, die niedriger als die Sonnenwindgeschwindigkeit ist. Die Knoten werden von Beginn an von Plasma durchströmt, d. h. die Knotengeschwindigkeit ist kleiner als die Ionengeschwindigkeit. Eine Analyse der Kräfte zeigt, dass magnetischer Druck und Zug den wesentlichen Beitrag zur Bildung und Dynamik der Knoten leistet. In einem einfachen eindimensionalen Modell wurde dieses Ergebnis geprüft.