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Cometa Hyakutake

El cometa Hyakutake ( formalmente designado C/1996 B2 (Hyakutake) ) es un cometa descubierto el 31 de enero de 1996. [1] Fue bautizado como el Gran Cometa de 1996 ; su paso a 0,1  UA (15 Gm) de la Tierra el 25 de marzo fue uno de los acercamientos cometarios más cercanos de los 200 años anteriores. Alcanzando una magnitud visual aparente de cero y abarcando casi 80°, Hyakutake apareció muy brillante en el cielo nocturno y fue visto ampliamente en todo el mundo. El cometa eclipsó temporalmente al muy esperado cometa Hale–Bopp , que se estaba acercando al Sistema Solar interior en ese momento.

Hyakutake es un cometa de período largo que pasó por el perihelio el 1 de mayo de 1996. Antes de su paso más reciente por el Sistema Solar, su período orbital era de unos 17.000 años, [3] [5] pero la perturbación gravitatoria de los planetas gigantes ha aumentado este período a 70.000 años. [3] [5] Este es el primer cometa en el que se detecta una emisión de rayos X , que probablemente sea el resultado de partículas ionizadas del viento solar que interactúan con átomos neutros en la coma del cometa. La nave espacial Ulysses cruzó fortuitamente la cola del cometa a una distancia de más de 500 millones de km (3,3 UA; 310 millones de mi) del núcleo , lo que demuestra que Hyakutake tenía la cola más larga conocida para un cometa.

Descubrimiento

El cometa fue descubierto el 30 de enero de 1996, [1] por Yuji Hyakutake , un astrónomo aficionado del sur de Japón. [6] Había estado buscando cometas durante años y se había mudado a la prefectura de Kagoshima en parte por los cielos oscuros de las áreas rurales cercanas. Estaba usando un potente par de binoculares con lentes objetivos de 150 mm (6 pulgadas) para explorar los cielos la noche del descubrimiento. [7]

Este cometa era en realidad el segundo cometa Hyakutake; Hyakutake había descubierto el cometa C/1995 Y1 varias semanas antes. [8] Mientras volvía a observar su primer cometa (que nunca llegó a ser visible a simple vista ) y la zona de cielo que lo rodeaba, Hyakutake se sorprendió al encontrar otro cometa en casi la misma posición que el primero. Apenas podía creer que se hubiera producido un segundo descubrimiento tan pronto después del primero, por lo que Hyakutake informó de su observación al Observatorio Astronómico Nacional de Japón a la mañana siguiente. [9] Más tarde ese día, el descubrimiento fue confirmado por observaciones independientes. [10]

En el momento de su descubrimiento, el cometa brillaba con una magnitud de 11,0 y tenía una coma de aproximadamente 2,5  minutos de arco de diámetro. Se encontraba aproximadamente a 2  unidades astronómicas (UA) del Sol . [11] Más tarde, se encontró una imagen previa al descubrimiento del cometa en una fotografía tomada el 1 de enero, cuando el cometa se encontraba a unas 2,4 UA del Sol y tenía una magnitud de 13,3. [5]

Órbita

El cometa Hyakutake, con una gran inclinación, pasó a su punto más cercano a la Tierra a finales de marzo de 1996, cuando pasó por encima del polo norte de la Tierra. El 1 de mayo alcanzó su perihelio.

Cuando se hicieron los primeros cálculos de la órbita del cometa , los científicos se dieron cuenta de que pasaría a sólo 0,1 UA de la Tierra el 25 de marzo. [12] Sólo cuatro cometas en el siglo anterior habían pasado más cerca. [13] El cometa Hale-Bopp ya estaba siendo considerado como un posible " gran cometa "; la comunidad astronómica finalmente se dio cuenta de que Hyakutake también podría ser espectacular debido a su aproximación cercana. [14]

Además, la órbita del cometa Hyakutake significaba que había estado por última vez en el Sistema Solar interior aproximadamente 17.000 años antes. [3] Debido a que probablemente había pasado cerca del Sol varias veces antes, [5] la aproximación en 1996 no sería una llegada inaugural desde la nube de Oort , un lugar de donde provienen los cometas con períodos orbitales de millones de años. Los cometas que ingresan al Sistema Solar interior por primera vez pueden brillar rápidamente antes de desvanecerse a medida que se acercan al Sol, porque una capa de material altamente volátil se evapora. Este fue el caso del cometa Kohoutek en 1973; inicialmente se promocionó como potencialmente espectacular, pero solo pareció moderadamente brillante. Los cometas más viejos muestran un patrón de brillo más consistente. [15] Por lo tanto, todos los indicios sugerían que el cometa Hyakutake sería brillante. [14]

Además de acercarse a la Tierra, el cometa también sería visible durante toda la noche para los observadores del hemisferio norte en su punto más cercano debido a su trayectoria, pasando muy cerca de la estrella polar . Esto sería un suceso inusual, porque la mayoría de los cometas están cerca del Sol en el cielo cuando los cometas están en su punto más brillante, lo que hace que aparezcan en un cielo no completamente oscuro. [16]

Paso de la tierra

La trayectoria del cometa Hyakutake a través del cielo

Hyakutake se hizo visible a simple vista a principios de marzo de 1996. A mediados de marzo, el cometa todavía no llamaba la atención: brillaba con una magnitud de 4.ª y tenía una cola de unos 5  grados de longitud. A medida que se acercaba a su punto más cercano a la Tierra, se volvió rápidamente más brillante y su cola se alargó. El 24 de marzo, el cometa era uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno y su cola se alargó 35 grados. El cometa tenía un color verde azulado notable. [5]

El cometa en la tarde de su máximo acercamiento a la Tierra el 25 de marzo de 1996

El acercamiento más cercano ocurrió el 25 de marzo a una distancia de 0,1  UA (15 millones  de km ; 39  LD ). [4] Hyakutake se movía tan rápido a través del cielo nocturno que su movimiento podía detectarse contra las estrellas en solo unos minutos; cubría el diámetro de una luna llena (medio grado) cada 30 minutos. Los observadores estimaron su magnitud en alrededor de 0, y se informaron longitudes de cola de hasta 80 grados. [5] Su coma, ahora cerca del cenit para los observadores en latitudes medias del norte , parecía de aproximadamente 1,5 a 2 grados de ancho, aproximadamente cuatro veces el diámetro de la luna llena. [5] La cabeza del cometa parecía claramente azul verdosa, posiblemente debido a las emisiones de carbono diatómico (C 2 ) combinadas con la luz solar reflejada por los granos de polvo. [17]

Como el Hyakutake alcanzó su máximo brillo sólo unos días, no tuvo tiempo de impregnar la imaginación del público como lo hizo el cometa Hale–Bopp al año siguiente. Muchos observadores europeos, en particular, no vieron el cometa en su máximo esplendor debido a las condiciones meteorológicas desfavorables. [5]

Perihelio y después

Después de su aproximación a la Tierra, el cometa se desvaneció hasta alcanzar una magnitud de aproximadamente 2.ª. Alcanzó el perihelio el 1 de mayo de 1996, donde volvió a brillar y exhibió una cola de polvo además de la cola de gas que se vio al pasar por la Tierra. Sin embargo, para ese momento estaba cerca del Sol y no se veía tan fácilmente. Fue observado cuando pasaba por el perihelio por el satélite de observación solar SOHO , que también registró una gran eyección de masa coronal que se estaba formando al mismo tiempo. La distancia del cometa al Sol en el perihelio era de 0,23 UA, muy dentro de la órbita de Mercurio . [13]

Tras su paso por el perihelio, Hyakutake se desvaneció rápidamente y se perdió de la visibilidad a simple vista a finales de mayo. Su trayectoria orbital lo llevó rápidamente hacia los cielos del sur, pero después del perihelio pasó a ser mucho menos monitoreado. La última observación conocida del cometa tuvo lugar el 2 de noviembre. [18]

Hyakutake había pasado por el Sistema Solar interior hace aproximadamente 17.000 años; las interacciones gravitacionales con los gigantes gaseosos durante su paso de 1996 estiraron enormemente su órbita, y los ajustes baricéntricos a la órbita del cometa predicen que no regresará al Sistema Solar interior nuevamente durante aproximadamente 70.000 años. [3] [5] [a]

Resultados científicos

La nave espacial pasa por la cola

Animación de la trayectoria de Ulises desde el 6 de octubre de 1990 hasta el 29 de junio de 2009
  Ulises  ·   Tierra  ·   Júpiter  ·   C/2006 P1  ·   C/1996 B2  ·   C/1999 T1

El 1 de mayo de 1996, la sonda Ulises pasó inesperadamente por la cola del cometa. [19] La evidencia del encuentro no se detectó hasta 1998. Los astrónomos que analizaron datos antiguos descubrieron que los instrumentos de Ulises habían detectado una gran caída en el número de protones que pasaban, así como un cambio en la dirección y la fuerza del campo magnético local . Esto implicaba que la nave espacial había cruzado la "estela" de un objeto, muy probablemente un cometa; el objeto responsable no fue identificado inmediatamente. [20]

En 2000, dos equipos analizaron de forma independiente el mismo suceso. El equipo del magnetómetro se dio cuenta de que los cambios en la dirección del campo magnético mencionados anteriormente coincidían con el patrón de "drapeado" esperado en la cola de iones o plasma de un cometa. El equipo del magnetómetro buscó posibles sospechosos. No se localizó ningún cometa conocido cerca del satélite, pero al buscar más lejos, descubrieron que Hyakutake, a 500 millones de kilómetros (3,3 UA) de distancia, había cruzado el plano orbital de Ulysses el 23 de abril de 1996. El viento solar tenía una velocidad en ese momento de unos 750 km/s (470 mi/s), velocidad a la que la cola habría tardado ocho días en llegar hasta donde estaba situada la nave espacial a 3,73 UA, aproximadamente 45 grados fuera del plano de la eclíptica . La orientación de la cola de iones inferida a partir de las mediciones del campo magnético coincidía con la fuente que se encontraba en el plano orbital del cometa Hyakutake. [21]

El otro equipo, trabajando con datos del espectrómetro de composición iónica de la nave espacial, descubrió un repentino aumento de los niveles de partículas ionizadas detectadas al mismo tiempo. Las abundancias relativas de elementos químicos detectados indicaron que el objeto responsable era definitivamente un cometa. [22]

Basándose en el encuentro con Ulises , se sabe que la cola del cometa tenía al menos 570 millones de kilómetros (360 millones de millas; 3,8 UA) de largo. Esto es casi el doble de largo que la cola cometaria más larga conocida anteriormente, la del Gran Cometa de 1843 , que tenía 2 UA de largo. [21] Este récord fue batido en 2002 por el cometa 153P/Ikeya–Zhang , que tenía una longitud de cola de al menos7,46 UA . [23]

Composición

Los observadores terrestres encontraron etano y metano en el cometa, la primera vez que se detectaba alguno de estos gases en un cometa. El análisis químico mostró que las abundancias de etano y metano eran aproximadamente iguales, lo que puede implicar que sus hielos se formaron en el espacio interestelar, lejos del Sol, lo que habría evaporado estas moléculas volátiles. Los hielos de Hyakutake deben haberse formado a temperaturas de 20  K o menos, lo que indica que probablemente se formó en una nube interestelar más densa que el promedio. [24]

La cantidad de deuterio en los hielos de agua del cometa se determinó mediante observaciones espectroscópicas . Se descubrió que la relación de deuterio a hidrógeno (conocida como relación D/H) era de aproximadamente 3 × 10 −4 , que se compara con un valor en los océanos de la Tierra de aproximadamente 1,5 × 10 −4 . Se ha propuesto que las colisiones de cometas con la Tierra podrían haber suministrado una gran proporción del agua de los océanos, pero la alta relación D–H medida en Hyakutake y otros cometas como Hale–Bopp y el cometa Halley ha causado problemas para esta teoría. [25]

Emisión de rayos X

Emisión de rayos X de Hyakutake, vista por el satélite ROSAT

Una de las grandes sorpresas del paso de Hyakutake por el Sistema Solar interior fue el descubrimiento de que emitía rayos X , con observaciones realizadas utilizando el satélite ROSAT que revelaron una emisión de rayos X muy fuerte. [26] Esta fue la primera vez que se había visto a un cometa hacer esto, pero los astrónomos pronto descubrieron que casi todos los cometas que observaban emitían rayos X. La emisión de Hyakutake era más brillante en una forma de medialuna que rodeaba el núcleo con los extremos de la medialuna apuntando lejos del Sol. [27]

Se cree que la causa de la emisión de rayos X es una combinación de dos mecanismos. Es probable que las interacciones entre las partículas energéticas del viento solar y el material cometario que se evapora del núcleo contribuyan significativamente a este efecto. [28] La reflexión de los rayos X solares se ve en otros objetos del Sistema Solar, como la Luna , pero un cálculo simple asumiendo incluso la mayor reflectividad de rayos X posible por molécula o grano de polvo no es capaz de explicar la mayoría del flujo observado de Hyakutake, ya que la atmósfera del cometa es muy tenue y difusa. Las observaciones del cometa C/1999 S4 (LINEAR) con el satélite Chandra en 2000 determinaron que los rayos X observados de ese cometa fueron producidos predominantemente por colisiones de intercambio de carga entre iones menores de carbono , oxígeno y nitrógeno altamente cargados en el viento solar, y agua, oxígeno e hidrógeno neutros en la coma del cometa. [29]

Tamaño y actividad del núcleo

El cometa Hyakutake capturado por el telescopio espacial Hubble el 4 de abril de 1996, con un filtro infrarrojo
La región que rodea el núcleo del cometa Hyakutake, vista por el telescopio espacial Hubble . Se pueden ver algunos fragmentos desprendiéndose.

Los resultados de radar del Observatorio de Arecibo indicaron que el núcleo del cometa tenía unos 4,8 km (3 mi) de diámetro y estaba rodeado por una ráfaga de partículas del tamaño de guijarros expulsadas a unos pocos metros por segundo. Esta medida de tamaño se correspondía bien con las estimaciones indirectas realizadas mediante emisión infrarroja y observaciones de radio. [30] [31]

El pequeño tamaño del núcleo ( el cometa Halley tiene unos 15 km de diámetro, mientras que el cometa Hale–Bopp unos 60 km) implica que Hyakutake debe haber sido muy activo para volverse tan brillante como lo fue. La mayoría de los cometas experimentan desgasificación de una pequeña proporción de su superficie, pero la mayor parte o la totalidad de la superficie de Hyakutake parece haber sido activa. La tasa de producción de polvo se estimó en aproximadamente 2 × 103  kg/s a principios de marzo, aumentando a 3 × 104  kg/s a medida que el cometa se acercaba al perihelio. Durante el mismo período, las velocidades de eyección de polvo aumentaron de 50 m/s a 500 m/s. [32] [33]

Las observaciones de material expulsado del núcleo permitieron a los astrónomos establecer su período de rotación. A medida que el cometa pasaba por la Tierra, se observó una gran nube o masa de material expulsado en dirección al Sol cada 6,23 horas. Una segunda expulsión más pequeña con el mismo período confirmó que esto era el período de rotación del núcleo. [34]

Véase también

Notas

  1. ^ Solución utilizando el baricentro del sistema solar . Para objetos con una excentricidad tan alta, las coordenadas baricéntricas del Sol son más estables que las coordenadas heliocéntricas.

Referencias

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    • Aproximación  · Descubrimiento  · Efemérides  · Visor de órbita  · Parámetros de órbita  · Parámetros físicos
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Lectura adicional

Enlaces externos

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