Polarlichter auf der Erde entstehen, wenn die geladenen, energiereichen Teilchen des Sonnenwindes auf das irdische Magnetfeld treffen. Sie werden entlang der Magnetfeldlinien beschleunigt und in die hohen Breiten geleitet. Dort treffen sie auf Atome und Moleküle des Stickstoffs und des Sauerstoffs der oberen Erdatmosphäre und regen diese an. Bei der Rückkehr in ihren Grundzustand geben diese Gasteilchen Energie in Form von Photonen ab – sie senden Licht aus und erzeugen so die grünlich, rötlich oder weißlich leuchtenden Polarlichter. Entscheidend für die Definition solcher Leuchtphänomene als Aurora ist dabei, dass die Gasteilchen durch von außen kommende schnelle Elektronen angeregt werden. Das unterscheidet die Polarlichter unter anderem vom sogenannten Airglow, auch Nachthimmelsleuchten genannt. Bei diesem schlägt das energiereiche UV-Licht der Sonne Elektronen aus den Gasteilchen der Atmosphäre und diese photoinduzierten Teilchen regen dann die Gasmoleküle zum Leuchten an.
“Chury” leuchtet im UV-Bereich
Ein diffuses Leuchten haben Astronomen auch schon um einige Kometen beobachtet. Diese Strahlung im UV-Bereich stammt Spektralmessungen zufolge von angeregten Wasserstoff- und Sauerstoffatomen in der Koma, der Gashülle, des Kometenkerns. Auch der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko, kurz Chury, zeigt dieses Leuchten im UV-Bereich, wie Forscher um Marina Galand vom Imperial College London berichten. Die europäische Raumsonde Rosetta hatte dieses UV-Leuchten bei ihren Umkreisungen des Kometen registriert. “Anfangs dachten wir, dass diese ultravioletten Emissionen des Kometen auf einen Airglow zurückgehen – die Interaktion von solaren Photonen mit dem Kometengas”, erklärt Co-Autor Jim Burch vom Southwest Research Institute in San Antonio. Ob das tatsächlich der Fall ist, haben die Forscher jetzt mithilfe der Messdaten des gesamten Instrumentenensembles der Raumsonde überprüft. “Dies ermöglichte es uns, eindeutig zu identifizieren, wie die ultravioletten Emissionen von Chury gebildet werden”, sagt Galand.
Zur Überraschung der Wissenschaftler enthüllten die Daten, dass das UV-Leuchten der Kometenkoma nicht auf lokal durch die Sonneneinstrahlung erzeugte Elektronen wie beim Airglow zurückgehen. “Unsere Analyse der Rosetta-Daten hat gezeigt, dass beim Kometen Chury Sonnenwind-Elektronen der Grund für das Leuchten sind und eben nicht Photonen, wie bislang angenommen”, sagt Galand. Demnach werden die Atome des Wasserdampfs in der Gashülle des Kometen von schnellen Elektronen aus dem Sonnenwind angeregt. Diese werden beschleunigt und treffen dann von außen kommend auf die Gasteilchen der Kometenkoma. “Da dieser Prozess sehr energiereich ist, ist auch das daraus resultierende Leuchten energiereich und daher im ultravioletten Bereich, der für das menschliche Auge unsichtbar ist”, erklärt Co-Autor Martin Rubin, Mitautor der Studie von der Universität Bern.
