Năm 2014, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) Rosetta tàu vũ trụ đã làm nên lịch sử khi nó gặp Comet 67P / Churyumov-Gerasimenko. Nhiệm vụ này sẽ là nhiệm vụ đầu tiên, trong đó một tàu vũ trụ chặn một sao chổi, theo sau nó khi nó quay quanh Mặt trời và triển khai một tàu đổ bộ lên bề mặt của nó. Trong hai năm tới, quỹ đạo sẽ nghiên cứu sao chổi này với hy vọng tiết lộ những điều về lịch sử của Hệ Mặt Trời.
Trong thời gian này, nhóm khoa học Rosetta, cũng đã chỉ đạo quỹ đạo tìm kiếm các dấu hiệu của cú sốc cung sao chổi - ranh giới hình thành xung quanh các vật thể là kết quả của sự tương tác với gió mặt trời. Trái ngược với những gì họ nghĩ, một nghiên cứu gần đây đã tiết lộ rằng Rosetta đã phát hiện ra dấu hiệu sốc cung xung quanh sao chổi trong giai đoạn đầu. Điều này tạo thành lần đầu tiên trong lịch sử rằng sự hình thành của một cú sốc cung đã được chứng kiến trong Hệ Mặt trời của chúng ta.
Như đã lưu ý, các cú sốc cung là kết quả của các hạt tích điện (plasma) phát ra từ Mặt trời (hay còn gọi là gió mặt trời) chặn các vật thể trên đường đi của nó. Quá trình này dẫn đến sự hình thành một sóng xung kích cong, đứng trước đối tượng. Chúng được đặt tên như vậy bởi vì khi được hình dung, chúng giống với một cây cung và hành vi của chúng tương tự như sóng hình thành xung quanh mũi tàu khi nó cắt qua dòng nước hỗn loạn.
Ngoài các hành tinh và các vật thể lớn hơn, các cú sốc cung đã được phát hiện xung quanh sao chổi. Theo thời gian, sự tương tác giữa plasma Sun Sun và một vật thể có thể có ảnh hưởng đến chính vật thể đó, cú sốc cung và môi trường xung quanh. Vì sao chổi là một cách tuyệt vời để nghiên cứu plasma trong Hệ mặt trời, nhóm Rosetta đã hy vọng phát hiện ra một cú sốc cung xung quanh Comet 67P và nghiên cứu kỹ về nó.
Để hoàn thành việc này, Rosetta đã bay hơn 1500 km (932 mi) từ trung tâm 67P từ giữa năm 2014 và 2016 để tìm kiếm các ranh giới quy mô lớn xung quanh sao chổi. Không biết đến nhóm truyền giáo vào thời điểm đó, Rosetta thực sự đã bay trực tiếp qua cú sốc cung nhiều lần, trước và sau khi sao chổi đạt điểm gần nhất với Mặt trời dọc theo quỹ đạo của nó.
Như Herbert Gunell - một nhà nghiên cứu từ Viện Hàng không Vũ trụ Hoàng gia Bỉ, Đại học Umeå, và là một trong những tác giả chính của nghiên cứu - đã giải thích trong thông cáo báo chí ESA:
Chúng tôi đã tìm kiếm một cú sốc cung cổ điển trong loại khu vực mà chúng tôi mong muốn tìm thấy, cách xa hạt nhân của sao chổi, nhưng không tìm thấy, vì vậy ban đầu chúng tôi đã đi đến kết luận rằng Rosetta đã không phát hiện ra bất kỳ loại nào sốc. Tuy nhiên, có vẻ như tàu vũ trụ thực sự đã tìm thấy một cú sốc cung, nhưng nó đang ở giai đoạn sơ khai. Trong một phân tích mới về dữ liệu, cuối cùng chúng tôi đã phát hiện ra nó gần hơn 50 lần so với hạt nhân sao chổi so với dự đoán trong trường hợp 67P. Nó cũng di chuyển theo những cách mà chúng tôi đã không mong đợi, đó là lý do tại sao ban đầu chúng tôi đã bỏ lỡ nó.
Phát hiện đầu tiên diễn ra vào ngày 7 tháng 3 năm 2015, khi sao chổi cách hơn 2 đơn vị thiên văn (AU) từ Mặt trời - tức là gấp đôi khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời. Khi sao chổi tiến gần đến Mặt trời, Rosetta dữ liệu cho thấy dấu hiệu của một cú sốc cung bắt đầu hình thành. Các chỉ số tương tự đã được phát hiện vào ngày 24 tháng 2 năm 2016, khi sao chổi đang di chuyển khỏi Mặt trời.
Một dấu hiệu rõ ràng rằng đây là một cú sốc cung trong giai đoạn đầu hình thành là hình dạng của nó. So với các cú sốc cung phát triển đầy đủ được quan sát xung quanh các sao chổi khác, ranh giới được phát hiện xung quanh Sao chổi 67 / P không đối xứng và rộng hơn bình thường. Như Charlotte Goetz, một nhà nghiên cứu từ Viện Vật lý địa vật lý và Vật lý ngoài Trái đất, người đồng chủ trì nghiên cứu, giải thích:
Một giai đoạn đầu của sự phát triển của cú sốc cung xung quanh sao chổi chưa bao giờ bị bắt trước Rosetta. Cú sốc trẻ sơ sinh mà chúng tôi phát hiện trong dữ liệu năm 2015 sau đó sẽ phát triển thành cú sốc cung phát triển hoàn chỉnh khi sao chổi tiến gần Mặt trời và hoạt động mạnh hơn - tuy nhiên, chúng tôi không thấy điều này trong dữ liệu Rosetta, vì tàu vũ trụ đã ở quá gần đến 67P tại thời điểm đó để phát hiện cú sốc 'người lớn'. Khi Rosetta phát hiện ra nó một lần nữa, vào năm 2016, sao chổi đang trên đường quay trở lại từ Mặt trời, do đó, cú sốc mà chúng ta thấy là ở cùng một trạng thái nhưng không định hình được chứ không phải hình thành.
Để xác định tính chất của cú sốc cung, nhóm nghiên cứu đã khám phá dữ liệu từ Rosetta Plasma Consortium - một bộ gồm năm dụng cụ khác nhau được thiết kế để nghiên cứu môi trường plasma xung quanh Comet 67P. Kết hợp dữ liệu này với mô hình plasma, họ có thể mô phỏng các tương tác của sao chổi với gió mặt trời.
Những gì họ tìm thấy là khi cú sốc cung hình thành xung quanh Rosetta, từ trường của nó trở nên mạnh hơn và hỗn loạn hơn. Điều này được đặc trưng bởi các hạt tích điện có năng lượng cao được định kỳ sản xuất và nung nóng trong khu vực của cú sốc cung. Trước đó, các hạt này đã di chuyển chậm hơn và gió mặt trời thường yếu hơn.
Điều này, họ kết luận, là kết quả của việc Rosetta trở thành người thượng lưu của một cú sốc cung khi đọc được lần đọc đầu tiên, sau đó là hạ lưu Hồi khi đọc được lần đọc thứ hai - phù hợp với sao chổi tiếp cận và thoái trào từ Mặt trời. Như Matt Taylor, một nhà khoa học dự án ESA Rosetta, đã chỉ ra:
Những quan sát này là lần đầu tiên của một cú sốc cung trước khi nó hình thành hoàn toàn, và là duy nhất trong việc tập trung tại chỗ tại sao chổi và chính nó bị sốc. Phát hiện này cũng làm nổi bật sức mạnh của việc kết hợp các phép đo và mô phỏng đa dụng cụ. Có thể không thể giải câu đố bằng một tập dữ liệu, nhưng khi bạn tập hợp nhiều manh mối, như trong nghiên cứu này, bức tranh có thể trở nên rõ ràng hơn và cung cấp cái nhìn sâu sắc thực sự về động lực học phức tạp của Hệ mặt trời của chúng ta - và các đối tượng trong đó, như 67P.
Ngoài việc là một khám phá lịch sử, việc phát hiện cú sốc cung này trong đội hình còn mang đến một cơ hội duy nhất để thu thập các phép đo tại chỗ của môi trường plasma Solar System. Mặc dù Rosetta đã kết thúc sứ mệnh của mình bằng cách tác động lên bề mặt sao chổi hai năm trước, các nhà khoa học tiếp tục hưởng lợi từ dữ liệu mà nó thu thập được trong thời gian nó quay quanh Sao chổi 67 / P.
