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Modelling observations of the inner gas and dust coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko using ROSINA/COPS and OSIRIS data: First results

Marschall, R. und Su, C.C. und Liao, Y. und Thomas, N. und Altwegg, Kathrin und Sierks, H. und Ip, W-H. und Keller, H. U. und Knollenberg, J. und Kührt, E. und Lai, I.L. und Rubin, M. und Skorov, Y. und Wu, J.S. und Jorda, L und Preusker, Frank und Scholten, Frank und Gracia-Berná, A. und Gicquel, A. und Naletto, G. und Shi, X. und Vincent, J.B. (2016) Modelling observations of the inner gas and dust coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko using ROSINA/COPS and OSIRIS data: First results. Astronomy & Astrophysics. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/201628085. ISSN 0004-6361.

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Kurzfassung

Context. This paper describes the initial modelling of gas and dust data acquired in August and September 2014 from the European Space Agency’s Rosetta spacecraft when it was in close proximity to the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. Aims. This work is an attempt to provide a self-consistent model of the innermost gas and dust coma of the comet, as constrained by the Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) data set for the gas and by the Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) data set for the dust. Methods. The model uses a previously developed shape model for the nucleus, and from this the water sublimation rate and gas temperatures at the surface are computed with a simple thermal model. The gas expansion is modelled with a 3D parallel implementation of a Direct Simulation Monte Carlo algorithm. A dust drag algorithm is then used to produce dust densities in the coma, which are then converted to brightnesses using Mie theory and a line-of-sight integration. Results. We show that a purely insolation-driven model for surface outgassing does not produce a reasonable fit to ROSINA/COPS data. A stronger source in the “neck” region of the nucleus (region Hapi) is needed to match the observed modulation of the gas density in detail. This agrees with OSIRIS data, which shows that the dust emission from the “neck” was dominant in the August-September 2014 time frame. The current model matches this observation reasonably if a power index of 2–3 for the dust size distribution is used. A better match to the OSIRIS data is seen by using a single large particle size for the coma. Conclusions. We have shown possible solutions to the gas and dust distributions in the inner coma, which are consistent with ROSINA and OSIRIS data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/109900/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modelling observations of the inner gas and dust coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko using ROSINA/COPS and OSIRIS data: First results
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Marschall, R.physikalisches institut, sidlerstrasse 5, university of bern, ch-3012 bern, switzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Su, C.C.Department of Mechanical Engineering, National Chiao Tung University, 1001 Ta-Hsueh Road, Hsinchu 30010, TaiwanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Liao, Y.Physikalisches Institut, Universität Bern, Sidlerstrasse 5, 3012 Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, N.max-planck-institut für aeronomie, katlenburg-lindauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Altwegg, Kathrinuniversity of berne, berne, switzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sierks, H.max-planck-institut für sonnensystemforschung, katlenburg-lindau, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ip, W-H.institute for space science, national central university, chung li, taiwanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Keller, H. U.max-planck-institut für sonnensystemforschung, katlenburg-lindauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knollenberg, J.joerg.knollenberg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kührt, E.ekkehard.kuehrt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lai, I.L.National Central University, Graduate Institute of Astronomy, 300 Chung-Da Rd, 32054 Chung-Li, TaiwanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rubin, M.physikalisches institut, university of bern, sidlerstrasse 5, 3012 bern, switzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Skorov, Y.institut fur geophysik und extraterrestrische physik, universität braunschweigNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wu, J.S.Department of Mechanical Engineering, National Chiao Tung University, 1001 Ta-Hsueh Road, Hsinchu 30010, TaiwanNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jorda, Llam, marseilleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Preusker, Frankfrank.preusker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9005-4202NICHT SPEZIFIZIERT
Scholten, Frankfrank.scholten (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gracia-Berná, A.physikalisches institut, sidlerstrasse 5, university of bern, ch-3012 bern, switzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gicquel, A.lesiaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Naletto, G.università di padova, departimento di elettronica et informatica, padova, italyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shi, X.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Justus-von-Liebig-Weg, 3, 37077 Göttingen, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Vincent, J.B.max-planck-institut fuer sonnensystemforschung, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2016
Erschienen in:Astronomy & Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1051/0004-6361/201628085
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:comets: general / comets: individual: 67P/Churyumov-Gerasimenko / methods: data analysis / methods: numerical / acceleration of particles
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ROSETTA Instrumente (alt), R - Projekt ROSETTA Lander (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Asteroiden und Kometen
Institut für Planetenforschung > Planetengeodäsie
Hinterlegt von: Schubert, Renate
Hinterlegt am:21 Dez 2016 08:20
Letzte Änderung:08 Mär 2018 18:23

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