Ingenjörer och forskare samlades runt en skärm i ett operationsrum på Naval Research Laboratory i Washington, D.C., ivriga att lägga ögonen på de första data från NASA:s STEREO-rymdfarkost. Det var januari 2007, och de dubbla STEREO-satelliterna – förkortning för Solar and Terrestrial Relations Observatory – som hade lanserats bara månader innan, öppnade sina instruments ögon för första gången. Först ut:STEREO-B. Skärmen blinkade, men istället för det stora sjöfältet de förväntade sig, en pärlvit, fjäderaktigt utstryk — som en ängelvinge — fyllde ramen. I några panikslagna minuter, NRL-astrofysikern Karl Battams var orolig att något var fel med teleskopet. Sedan, han insåg att detta ljusa föremål inte var en defekt, men ett uppenbarelse, och dessa var de första satellitbilderna av kometen McNaught. Senare samma dag, STEREO-A skulle ge liknande observationer.

Comet C/2006 P1—även känd som Comet McNaught, uppkallad efter astronomen Robert McNaught, som upptäckte det i augusti 2006 - var en av de ljusaste kometerna som har setts från jorden under de senaste 50 åren. Under hela januari 2007, kometen fläktade över det södra halvklotets himmel, så ljust att det var synligt för blotta ögat även under dagen. McNaught tillhör en sällsynt grupp kometer, dubbade de stora kometerna och kända för sin exceptionella ljusstyrka. Skiljer McNaught ännu längre från sina kamrater, dock, var dess mycket strukturerade svans, består av många distinkta dammband som kallas striae, eller ränder, som sträckte sig mer än 100 miljoner miles bakom kometen, längre än avståndet mellan jorden och solen. En månad senare, i februari 2007, en ESA (European Space Agency) och NASA rymdfarkost vid namn Ulysses skulle stöta på kometens långa svans.

"McNaught var en stor affär när det kom eftersom det var så löjligt ljust och vackert på himlen, " Sa Battams. "Den hade dessa striae - dammiga fingrar som sträckte sig över en enorm vidsträckta himlen. Strukturellt sett det är en av de vackraste kometerna vi har sett på decennier."

Hur exakt svansen bröts upp på detta sätt, forskarna visste inte. Det påminde om rapporter om en annan känd komet från länge sedan:den stora kometen 1744, som sades ha fläkt ut dramatiskt i sex svansar över horisonten, ett fenomen som astronomerna då inte kunde förklara. Genom att reda ut mysteriet med McNaughts svans, forskare hoppades lära sig något nytt om kometernas natur - och lösa två kosmiska mysterier i ett.

En viktig skillnad mellan att studera kometer 1744 och 2007 är, självklart, vår förmåga att göra det från rymden. Förutom STEREOs otroliga syn, ett annat uppdrag, ESA/NASA:s SOHO – Solar and Heliospheric Observatory – gjorde regelbundna observationer när McNaught flög förbi solen. Forskare hoppades att dessa bilder kunde innehålla deras svar.

Nu, år senare, Oliver Price, en planetarisk vetenskap Ph.D. student vid University College Londons Mullard Space Science Laboratory i Storbritannien, har utvecklat en ny bildbehandlingsteknik för att bryta igenom mängden data. Prices resultat — sammanfattade i en nyligen publicerad Ikaros papper – ge de första observationerna av ränder som bildas, och ett oväntat avslöjande om solens effekt på kometdamm.

Kometer är kosmiska smulor av frusen gas, sten och damm som blivit över från bildandet av vårt solsystem för 4,6 miljarder år sedan – och så kan de innehålla viktiga ledtrådar om vårt solsystems tidiga historia. Dessa ledtrådar är olåsta, som från en tidskapsel, varje gång en komets elliptiska bana för den nära solen. Intensiv värme förångar de frusna gaserna och släpper ut damm inom, som strömmar bakom kometen, bildar två distinkta svansar:en jonsvans som bärs av solvinden – det konstanta flödet av laddade partiklar från solen – och en dammsvans.

Att förstå hur damm beter sig i svansen – hur det splittras och klumpar ihop sig – kan lära forskare mycket om liknande processer som bildade damm till asteroider, månar och till och med planeter för alla dessa miljarder år sedan. Framstår som en av de största och mest strukturellt komplexa kometerna i nyare historia, McNaught var ett särskilt bra ämne för denna typ av studier. Dess ljusstyrka och höga dammproduktion gjorde det mycket lättare att lösa utvecklingen av fina strukturer i dess dammstjärt.

Price började sin studie med fokus på något som forskarna inte kunde förklara. "Min handledare och jag märkte konstiga händelser i bilderna av dessa ränder, en störning i de annars rena linjerna, " sa han. "Jag gav mig i kast med att undersöka vad som kan ha hänt för att skapa denna konstiga effekt."

Sprickan verkade vara belägen vid det heliosfäriska strömskiktet, en gräns där den magnetiska orienteringen, eller polaritet, av den elektrifierade solvinden ändrar riktning. Detta förbryllade forskarna eftersom de länge har känt till att en komets jonsvans påverkas av solvinden, de hade aldrig sett solvindens slag av dammstjärtar förut.

Dammet i McNaughts svans - ungefär lika stor som cigarettrök - är för tungt, forskarna trodde, för solvinden att trycka runt. Å andra sidan, en jonsvans liten, elektriskt laddade joner och elektroner seglar lätt längs med solvinden. Men det var svårt att säga exakt vad som hände med McNaughts damm, och var, för i ungefär 60 miles per sekund, kometen färdades snabbt in och ut ur STEREO och SOHO:s syn.

"Vi har riktigt bra datamängder med den här kometen, men de kom från olika kameror på olika rymdfarkoster, som alla finns på olika platser, " sa Price. "Jag letade efter ett sätt att få ihop det hela för att få en komplett bild av vad som händer i svansen."

Hans lösning var en ny bildbehandlingsteknik som sammanställer all data från olika rymdfarkoster med hjälp av en simulering av svansen, där platsen för varje liten dammfläck kartläggs av solförhållanden och fysiska egenskaper som dess storlek och ålder, eller hur länge det var sedan det flög av huvudet, eller koma, av kometen. Slutresultatet är vad Price kallade en temporal karta, som lagrar information från alla bilder tagna vid varje givet ögonblick, låter honom följa dammets rörelser.

De tidsmässiga kartorna innebar att Price kunde se strimmorna bildas över tiden. Hans videor, som sträcker sig över två veckor, är de första att spåra bildandet och utvecklingen av dessa strukturer, visar hur dammfragment välter av komethuvudet och kollapsar till långa ränder.

Men forskarna var mest exalterade över att finna att Prices kartor gjorde det lättare att förklara den märkliga effekten som uppmärksammade uppgifterna i första hand. Verkligen, det nuvarande arket var boven bakom störningarna i dammstjärten, bryta upp varje sträcka är slät, distinkta linjer. Under de två dagarna som det tog hela kometens längd att korsa det nuvarande arket, närhelst damm stötte på de förändrade magnetiska förhållandena där, den rycktes ur sin position, som om man korsar ett kosmiskt farthinder.

"Det är som om strimans fjädrar är rufsiga när den korsar det nuvarande arket, " University College London planetariska forskaren Geraint Jones sa. "Om du föreställer dig en vinge med massor av fjädrar, när vingen korsar arket, ljusare ändar av fjädrarna böjs ur form. För oss, detta är starka bevis på att dammet är elektriskt laddat, och att solvinden påverkar dammets rörelse."

Forskare har länge känt till att solvinden påverkar laddat damm; uppdrag som Galileo Cassini, och Ulysses såg hur den flyttade elektriskt laddat damm genom rymden nära Jupiter och Saturnus. Men det var en överraskning för dem att se solvinden påverka större dammkorn som de i McNaughts svans – ungefär 100 gånger större än dammet som setts utskjutet från runt Jupiter och Saturnus – eftersom de är så mycket tyngre för solvinden att trycka på. runt omkring.

Med denna studie, forskare får nya insikter i långvariga mysterier. Arbetet belyser karaktären hos strimmiga kometstjärtar från förr och ger en avgörande lins för att studera andra kometer i framtiden. Men det öppnar också en ny fråga:Vilken roll hade solen i vårt solsystems bildning och tidiga historia?

"Nu när vi ser att solvinden ändrade positionen för dammkorn i McNaughts svans, vi kan fråga:Kan det ha varit så att tidigt i solsystemets historia, Solvinden spelade en roll i att organisera forntida damm också?" sa Jones.