Von den knapp 40 Kometenneuentdeckungen des Jahres 2016 geht nur eine einzige auf Amateurastronomen zurück. In Zeiten automatischer Suchprogramme tendieren die Chancen, einem Kometen den eigenen Namen zu verleihen, gegen null, was sich an den inflationär häufigen Kometennamen wie PANSTARRS, NEOWISE und LINEAR erkennen lässt. Doch den professionellen Astronomen fehlt nach einer Entdeckung oft die Zeit, die neuen Objekte eingehend zu verfolgen. Hier erhalten nun Freizeitforscher eine neue Chance, und in den zurückliegenden Jahren entwickelten sich bereits erfolgreiche Kollaborationen. Beispielsweise überwachten Profis und Amateurastronomen gemeinsam den von der Sonde Rosetta besuchten Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko und den zunächst für einen Jahrhundertkometen gehaltenen C/2012 S1 ISON.

Das privat geführte Planetary Science Institute (PSI) in Tucson im US-Bundesstaat Arizona rief Ende 2016 interessierte Beobachter zur 4*P Coma Morphology Campaign auf. Das Ziel dieses Projekts ist es, die drei Kometen 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák, 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková und 46P/Wirtanen näher zu untersuchen. Die beiden erstgenannten erreichen den sonnennächsten Punkt ihrer Bahn, das Perihel, noch in der ersten Jahreshälfte 2017, während der Komet 46P/Wirtanen erst Ende 2018 in Sonnennähe gelangt.

Astrofotografen können sich ab sofort an der 4*P Coma Morphology Campaign beteiligen

Alle drei Kometen gehören der so genannten Jupiterfamilie an: Der sonnenfernste Punkt ihrer Bahn, das Aphel, liegt jeweils in der Nähe der Jupiterbahn, in einem Sonnenabstand von rund fünf Astronomischen Einheiten. Eine Astronomische Einheit (AE) ist die mittlere Distanz der Erde zur Sonne, 149,6 Millionen Kilometer. Insgesamt 530 Mitglieder der Jupiterfamilie sind heute bekannt – Kometen, die einst durch das starke Schwerefeld des Riesenplaneten auf ihre heutigen Bahnen gelenkt wurden.

Den heute unter dem Namen 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák bekannten perio­dischen Kometen beobachtete Horace Parnell Tuttle erstmals im Jahr 1858. Der US-amerikanische Astronom verlor ihn jedoch bald aus dem Blick. Erst im Jahr 1907 sah der italienische Astronom Michel Giacobini den Schweifstern erneut, und 1951 wurde er abermals von dem slowakischen Astronomen Ľubor Kresák entdeckt. Ein Umlauf des Kometen um die Sonne dauert 5,26 Jahre. Seine nächste Annäherung an die Erde steht am 27. März 2017 bevor, wobei er ihr in einem Abstand von 0,14 AE begegnet.

Der 1948 entdeckte Komet 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková umläuft die Sonne innerhalb von 5,2 Jahren. Im Jahr 2011 passierte er die Erde in einer Distanz von nur 0,06 AE, bei seiner nächsten Annäherung am 11. Februar 2017 wird er unserem Planeten immerhin noch bis auf 0,09 AE nahekommen. Ebenfalls im Jahr 1948 erspähte Carl A. Wirtanen am Lick Observatory im US-Bundesstaat Kalifornien den anschließend nach ihm benannten Kometen 46P/Wirtanen. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt der Himmelskörper 6,71 Jahre. Seine nächste Annäherung an die Erde steht im Dezember 2018 bevor. Hierbei könnte er eine scheinbare Helligkeit von 5 bis 6 mag erreichen und dann im Fernglas sichtbar sein.

Wegen des relativ geringen Abstands, in dem die drei Objekte die Erde passieren, sind sie für wissenschaftliche Untersuchungen interessant: "Ihre geringsten Distanzen zur Erde liegen zwischen 0,08 und 0,14 Astronomischen Einheiten", erläutert Nalin Samarasinha vom Planetary Science Institute. "Damit sind sie praktisch erdnahe Objekte und somit mögliche Ziele für zukünftige Weltraummissionen. Tatsächlich war 46P/Wirtanen das ursprüngliche Ziel der Raumsonde Rosetta." Erdnahe Kometen eignen sich besonders zum Studium der zentralen Koma, der inneren 10 000 Kilometer um den Kometenkern. Daher sollen die Beobachter mit Hilfe möglichst vieler CCD-Aufnahmen die Veränderung der Koma jedes Kometen lückenlos verfolgen – und hierbei hoffen die Forscher auf die Mitwirkung der Amateurastronomen.

Sie beabsichtigen, verschiedene Strukturen sowohl der Gas- als auch der Staubkoma und damit physikalische Abläufe in der Koma und auf dem Kern zu untersuchen. Der Aufruf zur Mitarbeit richtet sich an Astrofotografen, die in der Lage sind, während der Sonnenpassagen der Kometen CCD-Bilder mit möglichst gutem Signal-Rausch-Verhältnis aufzunehmen. Dabei sind sowohl ungefilterte als auch gefilterte Aufnahmen von Nutzen. Im Idealfall wurden die Bilder während der Belichtung direkt der Bewegung des Kometen nachgeführt – und nicht der durch die Drehung der Erde hervorgerufenen Bewegung der Sterne.

Keine "pretty pictures" erforderlich

Grundlegende Bildbearbeitungsschritte dürfen bei den Rohbildern angewandt werden, beispielsweise die Korrektur mit Hilfe einer Flatfield-Aufnahme. Unter einem Flatfield versteht man ein an allen Stellen gleichermaßen hell ausgeleuchtetes Bild, das etwa am Dämmerungshimmel oder mittels einer künstlichen Lichtquelle erzeugt werden kann. Eine solche Aufnahme lässt herstellungsbedingte Empfindlichkeitsvariationen des zur Fotografie genutzten CCD-Sensors deutlich erkennen und erlaubt es, diese Unterschiede auf den Rohbildern auszugleichen.

Wichtig ist, dass die Teilnehmer der Kampagne keine weitergehenden Bearbeitungsschritte anwenden, denn es komme nicht auf hübsche, sondern auf wissenschaftlich auswertbare Bilder an, so Samarasinha: "Die entsprechenden Bearbeitungsschritte möchten wir selbst durchführen. Deshalb bevorzugen wir Bilder mit bereits erfolgtem Flatfield-Abzug." Alternativ können auch mehrere kurz belichtete Bilder im Computer übereinandergelegt und zu einem Summenbild kombiniert werden. Diese als Stacking bezeichnete Prozedur ist sinnvoll, solange die Bewegung des Kometen auf den einzelnen Aufnahmen kleiner ist als die durch die Luftunruhe begrenzte Winkelauflösung.

Da sich die Kampagne auf die Untersuchung der inneren Koma der Schweifsterne konzentriert, genügt ein Gesichtsfeld von zehn mal zehn Bogenminuten. Einige der Komastrukturen heben sich nur wenige Prozent vom Himmelshintergrund ab, daher ist ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis sehr wichtig. Hierfür kommen nicht allein CCD-Kameras in Betracht: "Möglicherweise können wir in manchen Fällen, etwa während eines plötzlichen Ausbruchs auf dem Kometen, auch Bilder von digitalen Spiegelreflexkameras gebrauchen, aber wir bevorzugen eindeutig CCD-Bilder im FITS-Format", erklärt Samarasinha. Das Datenformat FITS (Flexible Image Transport System) ist in der professionellen Astronomie verbreitet.

Einstieg sofort möglich

Der Komet 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák kann ab sofort bis Ende Juli 2017 beobachtet und fotografiert werden. Für 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková ist der Zeitraum von Mitte Februar bis Mitte März 2017 zur Fotografie günstig. Beim Kometen 46P/Wirtanen ist dagegen etwas Geduld gefragt: Er erreicht sein Perihel erst im Dezember 2018, und die idealen Zeitintervalle werden im Lauf des Jahres veröffentlicht. Für teilnehmende Amateurastronomen springt als Lohn zwar kein Recht zur Namensgebung heraus – wie bei der Erstentdeckung eines Schweifsterns –, aber immerhin das gute Gefühl, einen wichtigen Beitrag zur Forschung geleistet zu haben. Astrofotografen, deren Aufnahmen für die wissenschaftliche Auswertung nutzbar sind, werden in entsprechenden Fachpublikationen als Koau­toren gewürdigt.