En ny studie visar att i motsats till första intryck, Rosetta upptäckte tecken på en spädbarnsbågschock vid kometen som den utforskade i två år – den första som någonsin setts bildas någonstans i solsystemet.

Från 2014 till 2016, ESA:s rymdfarkost Rosetta studerade kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko och dess omgivningar från när och fjärran. Den flög direkt genom "bågchocken" flera gånger både före och efter att kometen nådde sin närmaste punkt mot solen längs sin omloppsbana, ger en unik möjlighet att samla in mätningar på plats av denna spännande plats.

Kometer erbjuder forskare ett extraordinärt sätt att studera plasmat i solsystemet. Plasma är hett, gasformigt tillstånd av materia som består av laddade partiklar, och finns i solsystemet i form av solvinden:en konstant ström av partiklar som strömmar ut från vår stjärna i rymden.

När den överljudssolvinden flyter förbi föremål i sin väg, såsom planeter eller mindre kroppar, den träffar först en gräns som kallas en pilbågschock. Som namnet antyder, detta fenomen är ungefär som vågen som bildas runt fören på ett fartyg när den skär genom hackigt vatten. Bågchocker har hittats runt kometer, också – Halleys komet är ett bra exempel. Plasmafenomen varierar när mediet interagerar med den omgivande miljön, ändra storlek, form, och karaktären hos strukturer som t.ex. bågstötar över tiden.

Rosetta letade efter tecken på en sådan funktion under sitt tvååriga uppdrag, och vågade sig över 150 mil bort från 67P:s centrum på jakt efter storskaliga gränser runt kometen – men hittade tydligen ingenting.

"Vi letade efter en klassisk bogschock i den typ av område vi förväntade oss att hitta en, långt borta från kometens kärna, men hittade inga, så vi kom ursprungligen till slutsatsen att Rosetta inte hade upptäckt någon form av chock, säger Herbert Gunell från Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Belgien, och Umeå universitet, Sverige, en av de två forskare som ledde studien.

"Dock, det verkar som att rymdfarkosten faktiskt hittade en bogchock, men att det var i sin linda. I en ny analys av data, så småningom upptäckte vi den cirka 50 gånger närmare kometens kärna än vad som förväntades i fallet med 67P. Det rörde sig också på sätt som vi inte förväntade oss, Det är därför vi först missade det."

Den 7 mars 2015, när kometen var över dubbelt så långt från solen som jorden och på väg in mot vår stjärna, Rosetta-data visade tecken på att en bågchock började bildas. Samma indikatorer fanns på väg tillbaka ut från solen, den 24 februari 2016. Denna gräns observerades vara asymmetrisk, och bredare än de fullt utvecklade bogchocker som observerats vid andra kometer.

"En sådan tidig fas av utvecklingen av en bågchock runt en komet hade aldrig fångats före Rosetta, " säger medledaren Charlotte Goetz vid Institutet för geofysik och utomjordisk fysik i Braunschweig, Tyskland.

"Spädbarnschocken vi såg i 2015 års data kommer senare att ha utvecklats till att bli en fullt utvecklad bågchock när kometen närmade sig solen och blev mer aktiv – vi såg inte detta i Rosetta-data, fastän, eftersom rymdfarkosten var för nära 67P vid den tiden för att upptäcka den "vuxna" chocken. När Rosetta upptäckte det igen, under 2016, kometen var på väg tillbaka ut från solen, så chocken vi såg var i samma tillstånd men "oformande" snarare än formande."

Herbert, Charlotte, och kollegor utforskade data från Rosetta Plasma Consortium, en uppsättning instrument som består av fem olika sensorer för att studera plasman som omger Comet 67P. De kombinerade data med en plasmamodell för att simulera kometens växelverkan med solvinden och bestämma egenskaperna hos bågchocken.

Forskarna fann att när den formande bågchocken sköljde över Rosetta, kometens magnetfält blev starkare och mer turbulent, med skurar av högenergiskt laddade partiklar som produceras och värms upp i området för själva stöten. I förväg, partiklar hade varit långsammare, och solvinden hade generellt varit svagare – vilket tyder på att Rosetta hade varit "uppströms" från en bogchock.

"Dessa observationer är de första av en bågchock innan den bildas helt, och är unika genom att de samlas på plats vid kometen och chockerar sig själv, " säger Matt Taylor, ESA Rosetta Project Scientist.

"Detta fynd belyser också styrkan i att kombinera mätningar och simuleringar med flera instrument. Det kanske inte är möjligt att lösa ett pussel med en datauppsättning, men när du samlar flera ledtrådar, som i denna studie, bilden kan bli tydligare och ge verklig inblick i den komplexa dynamiken i vårt solsystem – och objekten i det, som 67P."