8 Minute
S-a întâmplat ceva rar și puțin teatral cu o cometă mică în 2017: aceasta a încetinit, s-a oprit, iar apoi pare că s-a pus să se rotească în sens opus. Scurt. Surprinzător. Destul de neobișnuit încât astronomii încă recompun fizica din spatele fenomenului.
Când o cometă își schimbă „părerea”
Observatorii care au urmărit 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák în timpul perihelului din 2017 — apropierea ei maximă față de Soare — au observat o alungire dramatică a perioadei de rotație a cometei. În martie nucleul realiza o rotație în aproximativ 20 de ore. Două luni mai târziu, acea rotație se întinsese la ~53 de ore. Până în decembrie, ceasul părea să fi fost resetat la aproximativ 14,4 ore. Această succesiune are sens doar dacă rotația cometei a încetinit până la zero, după care a reluat mișcarea în sens opus.
Un asemenea schimb de sens nu este, în principiu, imposibil. Cometele sunt conglomerate poroase, murdare, compuse din praf, roci și ghețuri volatile. Când se încălzesc, gheața sublimează și formează jeturi de gaze care acționează asemenea unor mici duze de rachetă. Aceste jeturi aplică cupluri (torque) — forțe ușoare, dar persistente — care pot modifica viteza și direcția rotației unui nucleu cometar. Totuși, viteza și amplitudinea schimbării observate la 41P au fost extraordinare. După cum a rezumat astronomul Dennis Bodewits (University of Maryland), precedentele încetiniri dramatice au produs schimbări modeste pe parcursul lunilor; 41P și-a refăcut rotația mai repede și mult mai complet decât orice caz înregistrat anterior.
Cum poate degajarea de gaze să răstoarne un nucleu
Mecanismul este descris de fizică simplă aplicată la scară mică. Sublimarea — transformarea directă a gheții în gaz — generează un debit concentrat din zonele expuse la soare. Fiecare jet localizat transmite un impuls unghiular asupra nucleului, împingându-l către o rotație mai rapidă sau mai lentă, în funcție de direcția jetului față de axa de rotație. Corpurile mici sunt vulnerabile: un obiect de ordinul kilometrului, precum 41P, are dimensiuni comparabile cu zece terenuri de fotbal cap la cap, iar această scară modestă face ușor ca încălzirea neuniformă sau distribuția asimetrică a gheții să producă efecte rotative semnificative.
Curbele fotometrice — modul în care variază luminozitatea cometei în timp — ne oferă informații despre rata de rotație și forma generală a nucleului, dar ele nu indică direcția efectivă a rotirii. Pentru a reconstrui inversarea, astronomul David Jewitt (UCLA) a combinat măsurători ale curbelor de lumină cu estimări actualizate ale dimensiunii bazate pe imagini de arhivă ale Telescopului Spațial Hubble. Datele s-au potrivit cel mai bine dacă nucleul a făcut o pauză în rotație în jurul mijlocului anului 2017 și apoi a inversat sensul. Jewitt interpretează acest rezultat ca o consecință naturală a cuplurilor generate de volatilii degajați, care acționează asupra unui nucleu foarte mic; din punct de vedere matematic, cifrele se potrivesc.
În termeni tehnici, cuplul tau generat de un jet poate fi estimat prin T = r × F, unde r este brațul momentului (distanța de la centrul de masă la zona activă) și F este forța propulsivă a jetului. Pentru un nucleu mic cu momenți de inerție reduși, un T relativ mic poate produce variații importante ale vitezei unghiulare. În plus, distribuția activă a suprafeței poate evolua rapid pe parcursul unei singure treceri la perihel, amplificând efectele cumulative.
De ce contează acest fenomen
Rotația unei comete controlează modul și locul în care lumina soarelui încălzește suprafața, ceea ce la rândul său determină ce pete de gheață sublimează și cum evoluează jeturile pe parcursul mai multor orbite. Dacă jeturile împing în mod repetat în aceeași direcție, o cometă poate accelera până la viteze centrifuge care favorizează fragmentarea. Modelele lui Jewitt sugerează că, dacă 41P continuă să evolueze în același ritm ca în 2017, forțele centrifuge ar putea sfârși prin a o dezintegrare în decenii, cauzând fragmentare progresivă.
Aceasta nu este o soartă garantată. Ne lipsesc măsurători detaliate pentru perihelul din 2022, iar date fiabile despre viteza de rotație vor fi disponibile din nou abia la revenirea lui 41P în 2028. Până atunci, viitorul cometei rămâne deschis — dar cu implicații importante pentru înțelegerea evoluției corpurilor mici în Sistemul Solar interior. Schimbările repetate de spin sugerhează că unele comete pe care le vedem astăzi ca rămășițe mici ar fi putut face parte odinioară din progenitori mult mai mari, erodați treptat de încălzire repetată și de pierdere de masă.
Implicarea pentru studiul dezmembrării cometare este multiplă: fragmentele pot popula regiunea interioară a Sistemului Solar cu resturi, pot alimenta curenți meteorici observabili la Pământ și pot complica planificarea misiunilor spațiale către aceste obiecte. Din perspectiva protecției planetare, înțelegerea proceselor de fragmentare este esențială pentru evaluarea riscurilor asociate cu fragmente care pot intersecta orbita Terrei.
Context științific și detalii de observație
Studiile rotației cometare reunesc fotometrie, imagistică și modelare termică. Curbele de lumină dezvăluie variații periodice ale strălucirii produse de un nucleu cu formă neregulată care se rotește sub iluminare solară. Imagistica de înaltă rezoluție obținută de telescoapele spațiale rafinează estimările dimensiunii nucleului și ajută la separarea strălucirii comaei (învelișul de gaz și praf) de lumina emisă de nucleu. În cazul 41P, imaginile de arhivă Hubble au oferit constrângerea de dimensiune care a făcut coerent modelul rotațional propus de Jewitt.
Metodologic, analiza implică mai multe etape: colectarea seriilor fotometrice pentru a obține curbele de lumină pe intervale multiple; corecții fotometrice pentru variațiile de vedere (faza de iluminare) și pentru contaminația comaei; extragerea semnalului periodic și testarea mai multor perioade candidate; și integrarea informațiilor de dimensiune și masă pentru a calcula momenții de inerție. Modelele termice estimate — care includ conductivitatea termică redusă a regolitului poros și penetrabilitatea radiației solare în straturi subesante — permit predictii privind evoluția zonelor active în timp.
Pe lângă curbele de lumină, observațiile spectroscopice pot identifica speciile volatile eliberate (H2O, CO2, CO și altele) și pot estima ratele de producție a gazelor. Aceste rate, combinate cu orientarea și distribuția activă, permit calculul forțelor reale aplicate nucleului. Pentru 41P, datele sugerează că jeturile nu au fost continuu uniforme, ci s-au activat și dezactivat pe regiuni distincte, ceea ce poate explica comportamentul saltatoriu al perioadei de rotație.
Din punct de vedere observațional, monitorizarea regulată în lungimi de undă optice și în infraroșu în timpul perihelilor viitoare este esențială. Astfel de campanii pot include: fotometrie la sol cu telescoape automate, imagistică la rezoluție înaltă de la observatoare spațiale și măsurători spectroscopice pentru a estima compoziția volatilelor. Datele combinate permit teste riguroase ale modelelor dinamice și termice care explică inversarea rotației.
Perspective de expert
„Ceea ce face 41P special nu este doar că a inversat sensul; este cât de brusc s-a întâmplat,” spune dr. Elena Marquez, o astrofiziciană care studiază dinamica corpurilor mici. „Imaginează‑ți un dreag care încetinește până la un balans, se oprește și apoi pornește înapoi în direcția opusă pentru că mici jeturi continuau să îl împingă. Acea sensibilitate ne arată că aceste obiecte sunt dinamic active — se schimbă pe intervale de timp observabile de oameni. De asemenea, înseamnă că avem nevoie de monitorizare mai frecventă pentru a surprinde aceste tranziții exact când apar.”
Supravegherea continuă — fotometrie în timpul trecerilor viitoare la perihel, imagistică țintită și modelare termică — va dezvălui dacă inversarea 41P a fost un eveniment singular sau parte a unui tipar repetitiv care, în cele din urmă, va fragmenta nucleul. Deocamdată, cometa oferă o demonstrație vie că corpurile mici din Sistemul Solar rămân active și imprevizibile, chiar și după aproximativ 4,5 miliarde de ani de evoluție.
O serie de întrebări rămân deschise și sunt obiectul investigațiilor viitoare:
- Cât de frecvent se întâmplă inversarea sensului rotației la comete comparabile cu 41P?
- Care este contribuția relativă a distribuției geologice a gheții față de topografia suprafeței în generarea cuplurilor?
- Putem identifica regiuni active persistente care să explice periodicitatea schimbărilor observate?
Răspunsurile la aceste întrebări vor necesita coordonare internațională a observațiilor, reanaliză a arhivelor existente (inclusiv Hubble) și simulări dinamice avansate care să includă atât efectele termice, cât și cele mecanice ale pierderii de masă. Până la revenirea cometei, comunitatea științifică va urmări 41P cu atenție, gata să învețe dacă acest nucleu continuă să ne surprindă.
Sursa: sciencealert
Lasă un Comentariu