Observationer av NASA:s rymdfarkost Swift, nu döpt om Neil Gehrels Swift Observatory efter uppdragets sena huvudutredare, har fångat en aldrig tidigare skådad förändring i en komets rotation. Bilder tagna i maj 2017 avslöjar att kometen 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák – förkortat 41P – snurrade tre gånger långsammare än den var i mars, när det observerades av Discovery Channel Telescope vid Lowell Observatory i Arizona.

Den abrupta avmattningen är den mest dramatiska förändringen i en komets rotation någonsin sett.

"Det tidigare rekordet för en komet-spindown gick till 103P/Hartley 2, som saktade sin rotation från 17 till 19 timmar under 90 dagar, "sa Dennis Bodewits, en associerad forskare vid University of Maryland (UMD) i College Park som presenterade resultaten i onsdags, 10 januari, vid American Astronomical Society (AAS) möte i Washington. "Däremot 41P snurrade ner med mer än 10 gånger så mycket på bara 60 dagar, så både omfattningen och takten för denna förändring är något vi aldrig sett förut. "

Kometen kretsar runt solen vart 5,4 år, reser bara ungefär så långt ut som planeten Jupiter, vars tyngdkraftsinflytande antas ha fångat det på dess nuvarande väg. Beräknad att vara mindre än 0,9 mil (1,4 kilometer) tvärs över, 41P är bland de minsta i familjen kometer vars banor kontrolleras av Jupiter. Denna lilla storlek hjälper till att förklara hur jets på ytan av 41P kunde producera en så dramatisk spindown.

När en komet närmar sig solen, ökad uppvärmning gör att dess ytis ändras direkt till en gas, producerar jetstrålar som skickar dammpartiklar och isiga korn ut i rymden. Detta material bildar en utökad atmosfär, kallas koma. Vatten i koma bryts snabbt upp till väteatomer och hydroxylmolekyler när det utsätts för ultraviolett solljus. Eftersom Swifts Ultraviolet/Optical Telescope (UVOT) är känsligt för UV -ljus som avges av hydroxyl, den är idealisk för att mäta hur kometaktivitetsnivåerna utvecklas genom hela omloppsbanan.

Markbaserade observationer fastställde kometens första rotationsperiod vid cirka 20 timmar i början av mars 2017 och upptäckte dess avmattning senare samma månad. Kometen passerade 21,2 miljoner mil från jorden den 1 april, och åtta dagar senare närmade sig solen närmast. Swifts UVOT avbildade kometen från 7 till 9 maj, avslöjande ljusvariationer i samband med material som nyligen kastats ut i koma. Dessa långsamma förändringar indikerade att 41P:s rotationsperiod hade mer än fördubblats, till mellan 46 och 60 timmar.

UVOT-baserade uppskattningar av 41P:s vattenproduktion, tillsammans med kroppens ringa storlek, tyder på att mer än hälften av dess yta innehåller solljusaktiverade jetstrålar. Det är en mycket större bråkdel av aktiva fastigheter än på de flesta kometer, som vanligtvis stöder jetstrålar över endast cirka 3 procent av sina ytor.

"Vi misstänker att strålarna från de aktiva områdena är orienterade på ett gynnsamt sätt för att producera de vridmoment som bromsade 41P:s spinn, "sa Tony Farnham, en huvudforskare vid UMD. "Om vridmomenten fortsatte att verka efter majobservationerna, 41P:s rotationsperiod kunde ha saktats till 100 timmar eller mer nu. "

En sådan långsam snurr kan göra kometens rotation instabil, så att den kan börja tumla utan någon fast rotationsaxel. Detta skulle ge en dramatisk förändring i kometens säsongsbetonade uppvärmning. Bodewits och hans kollegor noterar att extrapolering bakåt antyder att kometen snurrade mycket snabbare tidigare, möjligen tillräckligt snabbt för att framkalla jordskred eller delvis fragmentering och exponera färsk is. Kraftiga aktivitetsutbrott 1973 och 2001 kan vara relaterade till 41P:s rotationsförändringar.

Ett mindre extremt förhållande mellan en komets form, aktivitet och snurr sågs tidigare av European Space Agency:s Rosetta -uppdrag, som gick in i omloppsbana runt kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko 2014. Kometens spinn ökade med två minuter när den närmade sig solen, och saktade sedan ned med 20 minuter när den rörde sig längre bort. Som med 41P, forskare tror att dessa förändringar skapades av samspelet mellan kometens form och platsen och aktiviteten för dess jetstrålar.

En artikel som beskriver dessa resultat kommer att publiceras i tidskriften Natur den 11 januari.

NASA:s rymdfarkost Swift har genomfört ett brett spektrum av vetenskapliga undersökningar i 13 år – övervakat kometer, studerar stjärnor som är värd för exoplaneter, och fånga utbrott från supernovor, neutronstjärnor och svarta hål — och den fortsätter att vara fullt funktionsduglig. NASA meddelade vid AAS-mötet att uppdraget nu har bytt namn för att hedra Neil Gehrels, som hjälpte till att utveckla Swift och fungerade som huvudutredare fram till sin död den 6 februari, 2017.

Swifts snabba schemaläggningsförmåga, plus en trio av teleskop som täcker optiska till gammastrålningsvåglängder, fortsätter att leverera viktiga bidrag i studien av gammastrålningsutbrott-de mest kraftfulla explosionerna i universum-samtidigt som den har en avgörande roll för att övervaka hur astronomiska objekt som är så olika som kometer, stjärnor och galaxer förändras över tiden.

"Neil Gehrels Swift Observatory är ett namn som återspeglar Swifts nuvarande status som den bästa anläggningen för snabb respons, flervågslängdsuppföljning av tidsvariabla källor, sa Paul Hertz, direktör för NASA:s astrofysikavdelning i huvudkontoret, Washington. "Med Swift, Neil hjälpte till att inleda tidsdomänastronomins era. Han skulle ha varit väldigt exalterad över dagens upptäckt."

"Swift går fortfarande starkt, och vi fortsätter att ta emot fyra brådskande "mål-of-opportunity"-observationsförfrågningar från det bredare astronomiska samhället varje dag, " sa S. Bradley Cenko, som nyligen utsågs till uppdragets huvudutredare. "Neils ledarskap och vision fortsätter att styra projektet, och vi kan inte tänka oss något bättre sätt att hedra detta arv än med det nya namnet."