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Constraining models of activity on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with Rosetta trajectory, rotation, and water production measurements

Attree, N. und Jorda, L. und Groussin, O. und Mottola, S. und Thomas, N. und Brouet, Y. und Kührt, E. und Knapmeyer, M. und Preusker, F. und Scholten, F. und Knollenberg, J. und Hviid, S. und Hartogh, P. und Rodrigo, R. (2019) Constraining models of activity on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with Rosetta trajectory, rotation, and water production measurements. Astronomy & Astrophysics, 630, A18. EDP Sciences. doi: 10.1051/0004-6361/201834415. ISSN 0004-6361.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
33MB

Offizielle URL: https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2019/10/aa34415-18/aa34415-18.html

Kurzfassung

Aims. We use four observational data sets, mainly from the Rosetta mission, to constrain the activity pattern of the nucleus of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P). Methods. We developed a numerical model that computes the production rate and non-gravitational acceleration of the nucleus of comet 67P as a function of time, taking into account its complex shape with a shape model econstructed from OSIRIS imagery. We used this model to fit three observational data sets: the trajectory data from flight dynamics; the rotation state as reconstructed from OSIRIS imagery; and the water production measurements from ROSINA of 67P. The two key parameters of our model, adjusted to fit the three data sets all together, are the activity pattern and the momentum transfer efficiency (i.e., the so-called η parameter of the non-gravitational forces). Results. We find an activity pattern that can successfully reproduce the three data sets simultaneously. The fitted activity pattern exhibits two main features: a higher effective active fraction in two southern super-regions (~10%) outside perihelion compared to the northern regions (<4%), and a drastic rise in effective active fraction of the southern regions (~25-35%) around perihelion. We interpret the time-varying southern effective active fraction by cyclic formation and removal of a dust mantle in these regions. Our analysis supports moderate values of the momentum transfer coefficient η in the range 0.6–0.7; values η ≤ 0.5 or η ≥ 0.8 significantly degrade the fit to the three data sets. Our conclusions reinforce the idea that seasonal effects linked to the orientation of the spin axis play a key role in the formation and evolution of dust mantles, and in turn, they largely control the temporal variations of the gas flux.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/131421/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Constraining models of activity on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with Rosetta trajectory, rotation, and water production measurements
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Attree, N.Earth and Planetary Observation Centre, Faculty of Natural Sciences, University of Stirling, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jorda, L.Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Groussin, O.Aix-Marseille Université, CNRS, LAM (Laboratoire d’Astro- physique de Marseille) UMR 7326, 13388 Marseille, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mottola, S.stefano.mottola (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0457-3872NICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, N.Physikalisches Institut, Sidlerstrasse 5, University of Bern, CH-3012 Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Brouet, Y.Physikalisches Institut, Sidlerstrasse 5, University of Bern, CH-3012 Bern, SwitzerlandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kührt, E.ekkehard.kuehrt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knapmeyer, M.martin.knapmeyer (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Preusker, F.Frank.Preusker (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Scholten, F.frank.scholten (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Knollenberg, J.joerg.knollenberg (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hviid, S.stubbe.hviid (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hartogh, P.Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-LindauNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rodrigo, R.Instituto de Astrofisica de Andalucia, C/ Camino Bajo de Hue´tor 24, 18008 Granada, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2019
Erschienen in:Astronomy & Astrophysics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:630
DOI:10.1051/0004-6361/201834415
Seitenbereich:A18
Verlag:EDP Sciences
ISSN:0004-6361
Status:veröffentlicht
Stichwörter:planets and satellites: dynamical evolution and stability – comets: individual: 67P/Churyumov-Gerasimenko - comets: general
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)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Asteroiden und Kometen
Institut für Planetenforschung > Planetengeodäsie
Institut für Planetenforschung > Planetenphysik
Hinterlegt von: Mottola, Dr.phys. Stefano
Hinterlegt am:28 Nov 2019 08:53
Letzte Änderung:07 Jan 2020 09:36

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