Nuevas perspectivas sobre las colas de los cometas
están soplando en el viento solar
Por Lina Tran (Goddard Space Flight Center-NASA)
Ingenieros y científicos se reunieron alrededor de una
pantalla en una sala de operaciones en el Laboratorio de Investigación Naval en
Washington, DC, ansiosos por poner sus ojos en los primeros datos de la nave
espacial STEREO de la NASA. Era enero de 2007, y los dos satélites STEREO
(Solar and Terrestrial Relations Observatory), que se había lanzado unos meses
antes, estaban abriendo los ojos de sus instrumentos por primera vez. En primer
lugar: STEREO-B. La pantalla parpadeó, pero en lugar del vasto campo de
estrellas que esperaban, una mancha de color blanco perla y plumoso, como el
ala de un ángel, llenó el marco. Durante unos pocos minutos de pánico, el
astrofísico de la NRL Karl Battams temió que algo estuviera mal con el
telescopio. Entonces, se dio cuenta de que este objeto brillante no era un
defecto, sino una aparición, y estas fueron las primeras imágenes satelitales
del cometa McNaught. Más tarde ese día, STEREO-A devolvería observaciones
similares.
El cometa C / 2006 P1, también conocido como el cometa
McNaught, llamado así por el astrónomo Robert McNaught, quien lo descubrió en
agosto de 2006, fue uno de los cometas más brillantes visibles desde la Tierra
en los últimos 50 años. A lo largo de enero de 2007, el cometa se desplegó en
el cielo del hemisferio sur, tan brillante que era visible a simple vista
incluso durante el día. McNaught pertenece a un reducido grupo de cometas,
apodados los Grandes Cometas y conocidos por su brillo excepcional. Sin
embargo, el cometa McNaught presentaba una característica propia respecto a sus
compañeros de grupo: una cola altamente estructurada, compuesta por muchas
bandas de polvo distintas llamadas estrías, que se extendían a más de 100
millones de millas detrás del cometa, más que la distancia entre la Tierra y el
Sol. Un mes después, en febrero de 2007, una nave espacial de la ESA (Agencia
Espacial Europea) y la NASA llamada Ulises se encontraría con la larga cola del
cometa.
"McNaught fue todo un espectáculo cuando llegó
porque era increíblemente brillante y hermoso en el cielo", dijo Battams.
“Tenía esas estrías, dedos polvorientos que se extendían por una enorme
extensión del cielo. Estructuralmente, es uno de los cometas más hermosos que
hemos visto en décadas ".
Cometa McNaught sobre el Océano Pacífico. Imagen
tomada del Observatorio Paranal en enero de 2007.
Créditos: ESO / Sebastian Deiries
La causa de la estructura de la cola era desconocida
para los científicos. Recordó los informes de otro cometa histórico de hace
mucho tiempo: el Gran Cometa de 1744, que se dice que se desplegó
dramáticamente en seis colas en el horizonte, un fenómeno que los astrónomos no
pudieron explicar. Al desenredar el misterio de la cola del McNaught, los
científicos esperaban aprender algo nuevo sobre la naturaleza de los cometas, y
resolver dos misterios cósmicos en uno.
Una ilustración del Gran Cometa de seis colas de 1744,
observada antes del amanecer el 9 de marzo de 1744, de “Les Comètes”, por
Amédée Guillemin.
Créditos: Observatorio de París
Una diferencia clave entre estudiar cometas en 1744 y
2007 es, por supuesto, nuestra capacidad para hacerlo desde el espacio. Además
del avistamiento fortuito de STEREO, otra misión, el SOHO (Solar and
Heliospheric Observatory ) de la ESA / NASA, realizó observaciones periódicas
mientras el cometa McNaught se acercaba
al Sol. Los investigadores esperaban que estas imágenes pudieran contener sus
respuestas.
Ahora, años después, Oliver Price, un estudiante de doctorado
en ciencias planetarias del . University College London’s Mullard Space Science
Laboratory de Londres, en Gran Bretaña, ha desarrollado una nueva técnica de
procesamiento de imágenes para extraer información de la gran cantidad de
datos. Los hallazgos de Price, resumidos en un artículo de Icarus recientemente
publicado, ofrecen las primeras observaciones de la formación de estrías y una
inesperada revelación sobre el efecto del Sol sobre el polvo de los cometas.
Los cometas son fragmentos de gas congelado, roca y
polvo que quedaron de la formación de nuestro sistema solar hace 4.600 millones
de años, por lo que pueden contener pistas importantes sobre la historia
temprana de nuestro sistema solar. Esas pistas se desbloquean, como de una
cápsula del tiempo, cada vez que la órbita elíptica de un cometa lo acerca al
Sol. El calor intenso vaporiza los gases congelados y libera el polvo interno,
que fluye detrás del cometa, formando dos colas distintas: una cola de iones
transportada por el viento solar, el flujo constante de partículas cargadas del
Sol, y una cola de polvo.
Comprender cómo se comporta el polvo en la cola, cómo
se fragmenta y agrupa, puede enseñar a los científicos sobre una gran cantidad
de procesos similares que convirtieron el polvo en asteroides, lunas e incluso
planetas, hace miles de millones de años. Uno de los cometas más grandes y
estructuralmente complejos de la historia reciente, McNaught fue un cometa
ideal para este tipo de estudio. Su
brillo y alta producción de polvo hicieron mucho más fácil resolver la
evolución de estructuras finas en su cola de polvo.
Comprender cómo se comporta el polvo en la cola, cómo
se fragmenta y agrupa, puede enseñar a los científicos una gran cantidad de
procesos similares que convirtieron el polvo en asteroides, lunas e incluso
planetas, todos esos miles de millones de años atrás. Apareciendo como uno de
los cometas más grandes y estructuralmente complejos de la historia reciente,
McNaught fue un tema particularmente bueno para este tipo de estudio. Su brillo
y alta producción de polvo hicieron mucho más fácil resolver la evolución de
estructuras finas en su cola de polvo.
Las primeras observaciones de la formación de estrías
han revelado nuevos conocimientos sobre el efecto del Sol en las colas de polvo
del cometa.
Créditos: Goddard Space Flight Center- NASA / Genna
Duberstein
Price comenzó su estudio centrándose en algo que los
científicos no pudieron explicar. "Mi supervisor y yo notamos cosas
extrañas en las imágenes de estas estrías, una interrupción en las
líneas", dijo. "Me propuse investigar qué podría haber sucedido para
crear este efecto extraño".
La grieta parecía estar ubicada en la capa de corriente
heliosférica, un límite donde la orientación magnética, o polaridad, del viento
solar electrificado cambia de dirección. Esto desconcertó a los científicos
porque, si bien hace tiempo que saben que la cola de iones de un cometa se ve
afectada por el viento solar, nunca antes habían visto cómo el viento solar
impactaba las colas de polvo.
El polvo en la cola de McNaught, aproximadamente del
tamaño del humo del cigarrillo, es demasiado pesado, pensaron los científicos,
para que el viento solar empuje alrededor. Por otro lado, en la minúscula cola
de iones, iones y electrones cargados eléctricamente navegan fácilmente a lo
largo del viento solar. Pero era difícil decir exactamente qué estaba
sucediendo con el polvo del McNaught, y dónde, porque a unas 60 millas por
segundo, el cometa viajaba rápidamente dentro y fuera de la vista de STEREO y
SOHO.
El
campo magnético del Sol, que está incrustado en el viento solar, impregna todo
el sistema solar. La capa de corriente heliosférica, donde el campo magnético
cambia la polaridad, sale de cerca del ecuador solar como una falda ondulada
alrededor de la cintura de una bailarina de ballet.
Créditos:
Goddard Space Flight Center-NASA
"Obtuvimos
conjuntos de datos realmente buenos con este cometa, pero eran de diferentes
cámaras en diferentes naves espaciales, que están todas en diferentes
lugares", dijo Price. "Estaba buscando una manera de unirlo todo para
obtener una imagen completa de lo que está sucediendo en la cola".
Su
solución fue una novedosa técnica de procesamiento de imágenes que recopila
todos los datos de diferentes naves espaciales utilizando una simulación de la
cola, donde la ubicación de cada pequeña mota de polvo se mapea por las
condiciones solares y las características físicas, como su tamaño y antigüedad,
o cuánto tiempo había pasado desde que salió volando de la coma del cometa. El
resultado final es lo que Price denominó un mapa temporal, que contiene
información de todas las imágenes tomadas en un momento dado, lo que le permite
seguir los movimientos del polvo.
Los
mapas temporales significaban que Price podía ver las estriaciones a lo largo
del tiempo. Sus videos, que cubren el lapso de dos semanas, son los primeros en
rastrear la formación y evolución de estas estructuras, y muestran cómo los
fragmentos de polvo se desprenden de la cabeza del cometa y se colapsan en
largas estrías.
Pero
los investigadores estaban muy entusiasmados al descubrir que los mapas de Price
hacían más fácil explicar el extraño efecto que atrajo su atención a los datos
en primer lugar. De hecho, la capa de corriente heliosférica fue la culpable de
las interrupciones en la cola de polvo, rompiendo las líneas suaves y distintas
de cada estriación. Durante los dos días que tomó toda la longitud del cometa
para atravesar la capa actual, cada vez que el polvo se encontraba en el cambio
de las condiciones magnéticas, se sacudió fuera de posición, como si cruzara un
bache de velocidad cósmica.
"Es
como si las plumas de la estriación se alborotaran cuando cruza la capa de
corriente", dijo el científico planetario del University College London,
Geraint Jones. “Si te imaginas un ala con muchas plumas, cuando el ala cruza la
capa de corriente heliosférica, los extremos más ligeros de las plumas se
deforman. Para nosotros, esto es una fuerte evidencia de que el polvo está
cargado eléctricamente y que el viento solar está afectando el movimiento de
ese polvo".
Los
científicos han sabido por mucho tiempo que el viento solar afecta el polvo
cargado; misiones como Galileo, Cassini y Ulysses lo vieron mover polvo con
carga eléctrica a través del espacio cerca de Júpiter y Saturno. Pero fue una
sorpresa para ellos ver que el viento solar afectaba a los granos de polvo más
grandes como los de la cola de McNaught, unas 100 veces más grandes que el
polvo visto expulsado de alrededor de Júpiter y Saturno, porque son mucho más
pesados, lo que hace más difícil que el viento solar los empuje.
Con
este estudio, los científicos obtienen nuevos conocimientos sobre misterios de
larga data. El trabajo arroja luz sobre la naturaleza de las colas de cometas
estriadas del pasado y proporciona una lente crucial para estudiar otros
cometas en el futuro. Pero también abre una nueva línea de preguntas: ¿Qué
papel tuvo el Sol en la formación y la historia temprana de nuestro sistema
solar?
“Ahora
que vemos que el viento solar cambió la posición de los granos de polvo en la
cola de McNaught, podemos preguntarnos: ¿Podría haber sido el caso que al
principio de la historia del sistema solar, el viento solar también desempeñó
un papel en la organización del polvo antiguo?", dijo Jones.
Traducción
de:
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