C/2017 K2 (PANSTARRS) ist ein Komet, der in der zweiten Jahreshälfte 2022 seine größte Helligkeit erreichte, aber nur mit optischen Hilfsmitteln beobachtet werden konnte. Er war bereits im Mai 2017 entdeckt worden, als er noch weiter als der Planet Saturn von der Sonne entfernt war.
Entdeckung und Beobachtung Der Komet wurde von einem Team um Richard J. Wainscoat auf Aufnahmen entdeckt, die am 21. Mai 2017 im Rahmen des Programms Pan-STARRS mit dem 1,8-m-Teleskop PS1 auf dem Haleakalā gemacht worden waren, als er eine Helligkeit von etwa 21 mag hatte. Am folgenden Tag konnte die Entdeckung mit weiteren Aufnahmen am iTelescope des Sierra Remote Observatory in Kalifornien und am 3,6-m-Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) auf dem Mauna Kea bestätigt werden.
Damit war der Komet mit einer Sonnenentfernung von 16,1 AE der bis dahin zweitentfernteste zum Zeitpunkt seiner Entdeckung. Nur C/2010 U3 (Boattini) war in einem größeren Sonnenabstand von 18,4 AE entdeckt worden.
Nachträglich konnte gezeigt werden, dass der Komet bereits auf archivierten Aufnahmen des CFHT vom 12. und 13. Mai 2013 zu erkennen war, zu diesem Zeitpunkt war er aber noch nicht als Komet zu identifizieren gewesen. Weitere Beobachtungen waren auch bereits mehrfach durch die Catalina Sky Survey (CSS) zwischen November 2015 und Mai 2017 erfolgt. Bei der frühesten Beobachtung hatte Komet PANSTARRS bei einer Helligkeit von etwa 22 mag noch eine Sonnenentfernung von 23,7 AE, was zunächst wiederum einen neuen Rekord darstellte. Diese Rekorde wurden allerdings später rückwirkend durch das bereits im Jahr 2014 entdeckte transneptunische Objekt C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein) überboten, dessen kometarische Natur aber erst 2021 erkannt wurde.
Seit seiner Entdeckung konnte der Komet durchgehend mit optischen Hilfsmitteln beobachtet werden, seine Helligkeit stieg bis zu seiner größten Erd- und Sonnennähe in der zweiten Jahreshälfte 2022 bis auf etwa 8 mag an. Inzwischen entfernt sich der Komet wieder von der Sonne, im April 2026 befand er sich etwa 11 AE von ihr entfernt, seine Helligkeit lag noch bei etwa 18–20 mag. Er wird mit großen Teleskopen voraussichtlich noch einige Zeit weiterverfolgt werden können.
Wissenschaftliche Auswertung Am 27. Juni 2017 wurden mit der Wide Field Camera 3 des Hubble-Weltraumteleskops (HST) sechs Aufnahmen des Kometen bei einem Sonnenabstand von 15,9 AE angefertigt. Es konnte dabei bereits eine nahezu kreisförmigen Koma mit einem Radius von etwa 100.000 km beobachtet werden. Analysen der Daten führten zu folgenden Aussagen: Die Ausbildung der Koma beruht auf einer anhaltenden und gleichmäßigen Staubproduktion. Die Staubpartikel besitzen eine mittlere Größe von 0,1 mm oder mehr. Unter der Annahme einer Albedo von typischerweise 0,04 ergibt sich aus der beobachteten Helligkeit für den geschätzten Radius des Kerns eine obere Grenze von 9 km. Die Prediscovery-Aufnahmen des CFHT von 2013 zeigen, dass der Komet schon zu dieser Zeit aktiv war. Da die Aktivität in einem Abstand von 23,7 AE von der Sonne noch nicht durch das Verdampfen von Wasser oder die Kristallisation von amorphem Wassereis getrieben gewesen sein konnte, wurde als Quelle der Aktivität die Sublimation von hochflüchtigen Substanzen, wie Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO2), Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) angenommen. Solche Stoffe könnten sich auf der Oberfläche des Kometen erhalten haben, weil er wahrscheinlich erstmals aus den kalten Bereichen der Oortschen Wolke in Sonnennähe gekommen ist.D. Jewitt, M.-T. Hui, M. Mutchler, H. Weaver, J. Li, J. Agarwal: A Comet Active Beyond the Crystallization Zone. In: The Astrophysical Journal Letters. Band 847, Nr. 2, 2017, L19, S. 1–5, doi:10.3847/2041-8213/aa88b4 (PDF; 1,39 MB).
Um mögliche unbemerkte Beobachtungen des Kometen vor seiner eigentlichen Entdeckung zu finden, wurden archivierte Aufnahmen des Teleskops PS1 an der wahrscheinlichen Position des Kometen durchsucht. Bei einigen frühen Aufnahmen, die bis 2010 zurückreichen, wurden noch keine Anzeichen von ihm gefunden und es konnte daher daraus nur eine Obergrenze für die Helligkeit abgeleitet werden. Die früheste Aufnahme von PS1, die den Kometen eindeutig zeigt, stammt vom 20. März 2014. Allerdings konnte der Komet (wie bereits oben erwähnt) auch auf einer Aufnahme des CFHT vom 12. Mai 2013 gefunden werden. Weitere Aufnahmen von PS1 und CFHT mit verschiedenen Farbfiltern, die bis zum September 2017 reichten, wurden photometrisch ausgewertet, um die Aktivität des Kometen zu bestimmen. Aus Modellrechnungen hinsichtlich der Ausgasungsrate von Substanzen wie CO, CO2 und Wasser ergab sich eine Abschätzung für den Radius des Kerns zwischen 14 und 80 km. Die Aktivität wurde dabei während des Beobachtungszeitraums im Wesentlichen von CO getrieben.K. J. Meech, J. T. Kleyna, O. Hainaut, M. Micheli, J. Bauer, L. Denneau, J. V. Keane, H. Stephens, R. Jedicke, R. Wainscoat, R. Weryk, H. Flewelling, E. Schunová-Lilly, E. Magnier, K. C. Chambers: CO-driven Activity in Comet C/2017 K2 (PANSTARRS). In: The Astrophysical Journal Letters. Band 849, Nr. 1, 2017, L8, S. 1–7, doi:10.3847/2041-8213/aa921f (PDF; 1,81 MB).
Ebenfalls auf archivierten Aufnahmen von PS1, CFHT und CSS von Mai 2013 bis Mai 2017 konnte eine langsame Zunahme der Aktivität seit 2013 gefunden werden. Die Staubpartikel in der Koma besitzen überwiegend eine Größe von 0,5 mm oder mehr und sie wurden mit Geschwindigkeiten von etwa 1–3 m/s ausgestoßen. Mit der Annahme einer kometentypischen Albedo von 0,04 ergibt sich eine Massenverlustrate im genannten Zeitraum von etwa 240 ± 110 kg/s, weshalb der Kern des Kometen wenigstens einige Kilometer groß sein muss. Berechnungen für die Umlaufbahn unter Berücksichtigung der Einflüsse des galaktischen Schwerefeldes, aber nicht benachbarter Sterne oder nicht-gravitativer Kräfte, ergaben einen Wert für die Große Halbachse von etwa 27.700 AE und damit einen Ursprung in der Oortschen Wolke.M.-T. Hui (許文韜), D. Jewitt, D. Clark: Pre-discovery Observations and Orbit of Comet C/2017 K2 (PANSTARRS). In: The Astronomical Journal. Band 155, Nr. 1, 2018, S. 1–9, doi:10.3847/1538-3881/aa9be1 (PDF; 15,1 MB).
mini|rechts|Komet PANSTARRS am 9. Juli 2022 Von September 2017 bis Juni 2018 wurden mit dem 2,4-m-Teleskop der Lijiang-Beobachtungsstation des Astronomischen Observatoriums Yunnan durchgehende photometrische Beobachtungen des Kometen im roten Licht durchgeführt. Aus den Messungen wurden Werte für den Massenverlust und die mögliche Größe des Kometenkerns errechnet. Als Treiber für die Aktivität während des Beobachtungszeitraums wurde Sublimation von CO und CO2 angenommen.X. L. Zhang, D. Jewitt, M. T. Hui: Photometric observations of comet C/2017 K2 (PANSTARRS) with the Lijiang 2.4 m telescope. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 487, Nr. 2, 2019, S. 2919–2923, doi:10.1093/mnras/stz1435 (PDF; 665 kB).
Neue Beobachtungen des Kometen mit der Wide Field Camera 3 des HST aus dem Zeitraum November 2017 bis Juni 2018, während dessen er sich der Sonne bis auf 13,8 AE näherte, gaben Veranlassung zu neuen Studien des Kometen. Eine Extrapolation ergab, dass der Massenverlust des Kometen bereits 2012 bei einem Sonnenabstand von 26 AE begann. Die Staubfreisetzung erfolgte seither gleichmäßig und anhaltend ohne erkennbare Ausbrüche, die Partikel sind groß mit einem Radius von 0,1 mm und mehr und werden mit etwa 4 m/s ausgestoßen. Die Produktionsrate von Staub wird auf etwa 200 kg/s geschätzt. Ein plausibler Mechanismus dafür konnte aber nicht gefunden werden, da die sublimierenden hochflüchtigen Gase (CO und in geringerem Umfang CO2) nicht in der Lage sind, solche großen Partikel mit solcher Geschwindigkeit entgegen der Kohäsionskräfte freizusetzen.D. Jewitt, J. Agarwal, M.-T. Hui, J. Li, M. Mutchler, H. Weaver: Distant Comet C/2017 K2 and the Cohesion Bottleneck. In: The Astronomical Journal. Band 157, Nr. 2, 2019, S. 1–11, doi:10.3847/1538-3881/aaf38c (PDF; 1,30 MB).
Zwischen 2011 und 2020 wurden am Olmen Observatory in Belgien 119 Kometen photometrisch beobachtet, unter den langperiodischen auch vom Juni 2017 bis November 2018 der Komet PANSTARRS. Die Aktivität des Kometen im Maß seiner Staubproduktion wurde dabei als „typisch“ wie für gut die Hälfte der langperiodischen Kometen gefunden.A. S. Betzler, A. Diepvens, O. F. de Sousa: The activity of 119 comets. In: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Band 526, Nr. 1, 2023, S. 246–262, doi:10.1093/mnras/stad2696 (PDF; 1,35 MB).
Weitere Beobachtungen des Kometen mit dem HST aus dem Zeitraum Oktober 2019 bis Juni 2020 ergaben in Verbindung mit den früheren Beobachtungen, dass sich bis zu einem Sonnenabstand von 8,9 AE die Eigenschaften der Partikel in der nahezu kreisförmigen Koma, wie Größe und geringe Geschwindigkeit, nicht änderten. Die Freisetzung der extrem langsamen Partikel begann demnach sogar bereits bei Distanzen vergleichbar mit dem Kuipergürtel bei etwa 35 AE Sonnenabstand, vermutlich ausgelöst durch die Sublimation von CO (oder einer anderen hochflüchtigen Substanz). Die Produktionsrate von Staub wird bei 10 AE Sonnenabstand auf eine Größenordnung von 1 t/s geschätzt, die von Gas könnte viel geringer sein.D. Jewitt, Y. Kim, M. Mutchler, J. Agarwal, J. Li, H. Weaver: Cometary Activity Begins at Kuiper Belt Distances: Evidence from C/2017 K2. In: The Astronomical Journal. Band 161, Nr. 4, 2021, S. 1–11, doi:10.3847/1538-3881/abe4cf (PDF; 1,32 MB).
Polarimetrische Beobachtungen des Kometen wurden im Februar und März 2021 am Ussuriysk Astrophysical Observatory in Russland durchgeführt, als er noch etwa 7 AE von der Sonne entfernt war. Es konnte eine schwache negative Polarisation festgestellt werden, dies weist auf submikrometer- bis mikrometergroße Staubpartikel in der Koma aus Mg-reichen Silicaten oder Wassereis hin, vermischt mit Partikeln aus organischen Stoffen oder amorphem Kohlenstoff.A. Kochergin, E. Zubko, E. Chornaya, M. Zheltobryukhov, G. Videen, G. Kornienko, S. S. Kim: Microphysics of dust in a distant comet C/2017 K2 (PanSTARRS) retrieved by means of polarimetry. In: Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. Band 297, 2023, Art. 108471, doi:10.1016/j.jqsrt.2022.108471. Am 19./20. März 2021 wurde der Komet photometrisch und polarimetrisch in optischen Bereich mit dem Hubble-Weltraumteleskop (HST) bei 6,8 AE Sonnenabstand untersucht. Ergänzend dazu wurde er auch am 1. Mai 2021 mit dem Hale-Teleskop am Palomar-Observatorium photometrisch in nahen Infrarot beobachtet. Die beobachteten Strukturen stimmen insgesamt darin überein, dass die innere Koma optisch von sublimierenden, mikrometergroßen Wassereiskörnern dominiert wird, während im Gegensatz dazu der Schweif aus stabileren, millimetergroßen Körnern besteht.Q. Zhang, L. Kolokolova, Qu. Ye (叶泉志), Sh. Vissapragada: Dust Evolution in the Coma of Distant, Inbound Comet C/2017 K2 (PANSTARRS). In: The Planetary Science Journal. Band 3, Nr. 6, 2022, S. 1–9, doi:10.3847/PSJ/ac6d58 (PDF; 1,12 MB). Eine auf diesen Messergebnissen beruhende Modellierung bestätigte, dass alle Beobachtungen anhand eines Zweikomponenten-Staubgemisches interpretiert werden können, das aus Mg-reichen Silicaten und amorphem Kohlenstoff besteht.E. Zubko, G. Videen: On the Spatial Distribution of Polarization and Color of a Distant Comet C/2017 K2 (PanSTARRS). In: Research Notes of the AAS. Band 7, Nr. 1, 2023, doi:10.3847/2515-5172/acb214 (online).