W 2014 r. Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) Rosetta statek kosmiczny przeszedł do historii po spotkaniu z kometą 67P / Churyumov-Gerasimenko. Misja ta byłaby pierwsza w swoim rodzaju, w której statek kosmiczny przechwycił kometę, podążył za nią, krążąc wokół Słońca i wystrzelił lądownik na jej powierzchnię. Przez następne dwa lata orbiter badał tę kometę w nadziei na ujawnienie rzeczy o historii Układu Słonecznego.
W tym czasie zespół naukowy Rosetty skierował również orbitera w poszukiwaniu oznak uderzenia łuku komety - granicy, która tworzy się wokół obiektów w wyniku oddziaływania z wiatrem słonecznym. Wbrew temu, co myśleli, ostatnie badania wykazały, że Rosetta wykryła oznaki wstrząsu łukowego wokół komety we wczesnych stadiach. To pierwszy raz w historii, kiedy w naszym Układzie Słonecznym zaobserwowano powstanie szoku łukowego.
Jak zauważono, wstrząsy dziobowe są wynikiem naładowania cząstek (plazmy) emanujących ze Słońca (inaczej wiatr słoneczny) przechwytujących obiekty na swojej drodze. Proces ten prowadzi do powstania zakrzywionej, stacjonarnej fali uderzeniowej przed obiektem. Są tak nazwane, ponieważ podczas wizualizacji przypominają łuk, a ich zachowanie jest podobne do fal, które tworzą się wokół dziobu statku, który przecina burzliwą wodę.
Oprócz planet i większych ciał wykryto wstrząsy dziobowe wokół komet. Z czasem interakcja między plazmą Słońca a przedmiotem może mieć wpływ na sam obiekt, jego wstrząs łukowy i otaczające środowisko. Ponieważ komety są doskonałym sposobem badania plazmy w Układzie Słonecznym, zespół Rosetta miał nadzieję wykryć wstrząs łukowy wokół Komety 67P i zbadać ją z bliska.
Do osiągnięcia tego, Rosetta przeleciał ponad 1500 km od centrum 67P w latach 2014–2016 w poszukiwaniu granic wokół komety na dużą skalę. W tamtym czasie, bez wiedzy zespołu misyjnego, Rosetta przeleciała kilka razy bezpośrednio przez wstrząs dziobowy, zanim kometa osiągnęła najbliższy punkt na Słońcu na swojej orbicie.
Jak wyjaśnił Herbert Gunell - badacz z Królewskiego Belgijskiego Instytutu Aeronomii Kosmicznej Uniwersytetu w Umeå i jeden z głównych autorów badania - w komunikacie prasowym ESA:
„Szukaliśmy klasycznego uderzenia dziobu w miejscu, w którym spodziewalibyśmy się znaleźć jeden, daleko od jądra komety, ale nie znaleźliśmy żadnego, więc pierwotnie doszliśmy do wniosku, że Rosetta nie zauważyła żadnego rodzaju zaszokować. Wydaje się jednak, że statek kosmiczny rzeczywiście doznał szoku z dziobu, ale był w powijakach. W nowej analizie danych ostatecznie zauważyliśmy ją około 50 razy bliżej jądra komety niż przewidywano w przypadku 67P. Poruszał się również w sposób, którego się nie spodziewaliśmy, dlatego początkowo tego nie zauważyliśmy ”.
Pierwsze wykrycie miało miejsce 7 marca 2015 r., Kiedy kometa znajdowała się ponad 2 jednostki astronomiczne (AU) od Słońca - tj. Dwukrotnie większa odległość między Ziemią a Słońcem. Gdy kometa zbliżyła się do Słońca, Rosetta dane wykazały, że zaczyna się formować wstrząs łukowy. Te same wskaźniki wykryto 24 lutego 2016 r., Kiedy kometa oddalała się od Słońca.
Wyraźnym sygnałem, że był to wstrząs dziobowy we wczesnych stadiach formacji, był jego kształt. W porównaniu z w pełni rozwiniętymi wstrząsami dziobowymi obserwowanymi wokół innych komet granica wykrywana wokół Komety 67 / P była asymetryczna i szersza niż zwykle. Jak wyjaśniła Charlotte Goetz, badaczka z Instytutu Geofizyki i Fizyki Pozaziemskiej, która współprowadziła badanie:
„Tak wczesna faza rozwoju wstrząsu łukowego wokół komety nigdy nie została uchwycona przed Rosettą. Wstrząs niemowlęcia, który zauważyliśmy w danych z 2015 r., Ewoluował później, by stać się w pełni rozwiniętym wstrząsem dziobowym, gdy kometa zbliżyła się do Słońca i stała się bardziej aktywna - nie widzieliśmy tego jednak w danych Rosetty, ponieważ statek kosmiczny był zbyt blisko do 67P w tym czasie, aby wykryć wstrząs „dla dorosłych”. Kiedy Rosetta zauważyła go ponownie, w 2016 r. Kometa wracała ze Słońca, więc szok, który widzieliśmy, był w tym samym stanie, ale „nieformował się”, a nie formował się.
Aby określić właściwości uderzenia dziobowego, zespół badawczy zbadał dane z konsorcjum plazmowego Rosetta - zestawu pięciu różnych instrumentów zaprojektowanych do badania środowiska plazmy otaczającego kometę 67P. Łącząc te dane z modelem plazmy, byli w stanie symulować interakcje komety z wiatrem słonecznym.
Okazało się, że gdy wstrząs łukowy powstał wokół Rosetty, jego pole magnetyczne stało się silniejsze i bardziej niespokojne. Charakteryzowało się tym, że wysokoenergetyczne naładowane cząstki są okresowo wytwarzane i ogrzewane w obszarze samego uderzenia dziobowego. Wcześniej cząstki te poruszały się wolniej, a wiatr słoneczny był na ogół słabszy.
Stwierdzili, że było to wynikiem tego, że Rosetta była „powyżej” szoku dziobowego, gdy uzyskano pierwsze odczyty, a następnie „poniżej”, gdy uzyskano drugie odczyty - co było zgodne z kometą zbliżającą się i oddalającą od Słońca. Jak powiedział Matt Taylor, naukowiec z ESA Rosetta Project:
„Te obserwacje są pierwszym wstrząsem łukowym, zanim się w pełni uformują, i są wyjątkowe, ponieważ gromadzą się na miejscu w komecie i same wstrząsy. Odkrycie to podkreśla także siłę łączenia pomiarów i symulacji na wielu instrumentach. Rozwiązanie zagadki przy użyciu jednego zestawu danych może nie być możliwe, ale gdy połączysz wiele wskazówek, tak jak w tym badaniu, obraz może stać się wyraźniejszy i zaoferować prawdziwy wgląd w złożoną dynamikę naszego Układu Słonecznego - i znajdujących się w nim obiektów, jak 67 P. ”
Oprócz tego, że było to odkrycie historyczne, wykrycie tego wstrząsu dziobowego stanowiło wyjątkową okazję do zebrania pomiarów in situ środowiska plazmy Układu Słonecznego. Nawet jeśli Rosetta zakończył swoją misję, wpływając na powierzchnię komety dwa lata temu, naukowcy nadal korzystają z danych, które zgromadzili w czasie, gdy krążyli wokół komety 67 / P.
