Introduzione

Per la prima volta è stata ripresa, con incredibili dettagli, l’emissione esplosiva di plovere e ghiacco della cometa Wirtanen. L’osservazione è stata realizzata dagli astronomi del Maryland (UMD) e i dati sono stati pubblicati il 22 novembre sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.

L’osservazione

Utilizzando i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, gli astronomi dell’Università del Maryland (UMD), hanno catturato una chiara sequenza di immagini, dall’inizio alla fine, di un’emissione esplosiva di polvere, ghiaccio e gas durante l’approccio ravvicinato della cometa 46P/Wirtanen alla fine del 2018. Questa è l’osservazione più completa e dettagliata fino ad oggi della formazione e della dissipazione di uno scoppio naturale della cometa.

TESS trascorre il tempo osservando porzioni di cielo senza interruzioni diurne o notturne e senza interferenze atmosferiche, disponiamo di una serie di osservazioni molto uniformi e di lunga durata“, ha affermato Tony Farnham, ricercatore nel Dipartimento di astronomia dell’UMD e autore principale del documento di ricerca. “Mentre le comete orbitano attorno al Sole, possono passare attraverso il campo visivo di TESS. Wirtanen è stata una priorità per noi a causa del suo approccio ravvicinato alla fine del 2018, quindi abbiamo deciso di utilizzarla come un test per vedere quello che potevamo ricavarne. Lo abbiamo fatto e siamo rimasti molto sorpresi! “.

Mentre TESS è un strumento per scoprire pianeti in orbita attorno a stelle luminose e vicine, la sua strategia di osservazione consente così tante eccitanti ricerche scientifiche“, ha affermato lo scienziato del progetto TESS Padi Boyd del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “Dato che i dati di TESS vengono rapidamente resi pubblici attraverso il Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) della NASA, è entusiasmante vedere gli scienziati identificare i dati che gli interessano e quindi fare ogni sorta di ricerca aggiuntiva al di là degli esopianeti“.

Le esplosioni delle comete

La normale attività della cometa è guidata dalla luce solare che vaporizza i ghiacci vicino alla superficie del nucleo e i gas in uscita trascinano la polvere dal nucleo. Tuttavia, è noto che molte comete producono occasionali esplosioni spontanee che possono aumentare significativamente, ma temporaneamente, la loro attività.

Al momento non è noto ciò che provoca tali esplosioni, ma sono correlate alle condizioni sulla superficie della cometa. Sono stati proposti numerosi potenziali meccanismi di innesco, tra cui un evento termico, in cui un’ondata di calore penetra in una sacca di ghiaccio altamente volatile, facendo vaporizzare rapidamente il ghiaccio e producendo un’esplosione e un evento meccanico, in cui una parte collassa, esponendo ghiaccio fresco alla luce solare diretta. Quindi, studiare il comportamento delle esplosioni, specialmente nelle prime fasi che sono difficili da catturare, può aiutarci a comprendere le proprietà fisiche e termiche della cometa.

L’esplosione di Wirtanen

Credito: Farnham et al./NASA

Sebbene Wirtanen si sia avvicinata di più alla Terra il 16 dicembre 2018, l’esplosione si è verificata in precedenza, a partire dal 26 settembre 2018. L’illuminazione iniziale dell’esplosione è avvenuta in due fasi distinte, con un lampo di un’ora seguito da un più graduale secondo stadio che è diventato sempre più luminoso per circa 8 ore. 

Questo secondo stadio è stato probabilmente causato dalla diffusione graduale della polvere della cometa, che fa sì che la nuvola di polvere rifletta più luce solare. Dopo aver raggiunto il picco di luminosità, questa si è gradualmente attenuata per un periodo superiore a due settimane. Poiché TESS acquisisce immagini dettagliate ogni 30 minuti, il team è stato in grado di visualizzare ogni fase con dettagli eccezionali.

“Con molte immagini raccolte nel giro di 20 giorni, siamo stati in grado di valutare molto facilmente i cambiamenti di luminosità. Questo è il motivo per cui TESS è stato progettato, per svolgere il suo lavoro principale come cacciatore di esopianeti“, ha detto Farnham. “Non possiamo prevedere quando si verificheranno esplosioni di comete. Ma anche se in qualche modo avessimo avuto l’opportunità di programmare queste osservazioni, non avremmo potuto fare di meglio in termini di tempistica. L’esplosione è avvenuta pochi giorni dopo l’inizio delle osservazioni“.

Alcuni dati

Il team ha generato una stima approssimativa di quanto materiale potrebbe essere stato espulso: circa un milione di chilogrammi l’equivalente in soldoni di quasi 2,6 milioni di euro ed avrebbe potuto lasciare un cratere sulla cometa di circa 20 metri di diametro. 

Un’ulteriore analisi delle dimensioni stimate delle particelle di polvere nella coda può aiutare a migliorare questa stima. L’osservazione di più comete aiuterà anche a determinare se l’illuminazione a più stadi è rara o comune nelle esplosioni di comete.

TESS ha anche rilevato per la prima volta la scia di polvere di Wirtanen. A differenza della coda di una cometa – spruzzo di gas e polvere sottile che segue dietro una cometa, che cresce mentre si avvicina al sole – la scia di una cometa è un campo di detriti più grande che traccia il percorso orbitale della cometa mentre viaggia intorno al sole. A differenza di una coda, che cambia direzione quando viene soffiata dal vento solare, l’orientamento del sentiero rimane più o meno costante nel tempo.

La scia segue più da vicino l’orbita della cometa, mentre la coda è spostata rispetto ad essa, poiché viene spinta dalla pressione della radiazione solare. Ciò che conta della scia è che contiene il materiale più grande“, ha affermato Michael Kelley, ricercatore associato presso il Dipartimento di Astronomia dell’UMD e coautore del documento di ricerca. “La polvere della coda è molto fine, un po ‘come il fumo. Ma la scia di polvere è molto più grande, più simile a sabbia e ciottoli. Pensiamo che le comete perdano gran parte della loro massa attraverso questa scia. Quando la Terra si imbatte nella scia di polvere di una cometa si verificano le stelle cadenti“.

Altri dati in arrivo

Mentre l’attuale studio descrive i risultati iniziali, Farnham, Kelley e i loro colleghi non vedono l’ora di ulteriori analisi di Wirtanen e di altre comete che passano nel campo visivo di TESS. 

Non sappiamo che cosa causi esplosioni naturali ed è ciò che alla fine vogliamo capire“, ha detto Farnham. “Ci sono almeno altre quattro comete nella stessa area del cielo in cui TESS ha fatto queste osservazioni, con un totale di circa 50 comete previste nei dati di TESS nei primi due anni. C’è molto che può venire da questi dati”.

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