67P/Churyumov–Gerasimenko (abreviado como 67P o 67P/C–G ) es un cometa de la familia Júpiter . [10] Es originario del cinturón de Kuiper [11] y tiene un período orbital de 6,45 años a partir de 2012, [1] un período de rotación de aproximadamente 12,4 horas, [9] y una velocidad máxima de 135.000 km/h (38 km/s; 84.000 mph). [12] Churyumov–Gerasimenko tiene aproximadamente 4,3 por 4,1 km (2,7 por 2,5 mi) en sus dimensiones más larga y más ancha. [13] Fue observado por primera vez en placas fotográficas en 1969 por los astrónomos soviéticos Klim Ivanovych Churyumov y Svetlana Ivanovna Gerasimenko , de quienes recibe su nombre . [a] Su último perihelio (aproximación más cercana al Sol) fue el 2 de noviembre de 2021, [4] [2] [14] y su próximo perihelio será el 9 de abril de 2028. [3]
Churyumov–Gerasimenko fue el destino de la misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea , lanzada el 2 de marzo de 2004. [15] [16] [17] Rosetta se reunió con Churyumov–Gerasimenko el 6 de agosto de 2014 [18] [19] y entró en órbita el 10 de septiembre de 2014. [20] El módulo de aterrizaje de Rosetta , Philae , aterrizó en la superficie del cometa el 12 de noviembre de 2014, convirtiéndose en la primera nave espacial en aterrizar en el núcleo de un cometa . [21] [22] [23] El 30 de septiembre de 2016, la nave espacial Rosetta terminó su misión al aterrizar en el cometa en su región Ma'at. [24] [25]
Tras regresar a su instituto de origen en Kiev , Churyumov examinó todas las placas fotográficas con más atención. El 22 de octubre, aproximadamente un mes después de que se tomara la fotografía, descubrió que el objeto no podía ser Comas Solà, porque se encontraba aproximadamente 1,8 grados fuera de la posición esperada. Un examen más detallado produjo una imagen tenue de Comas Solà en su posición esperada en la placa, lo que demostró que el otro objeto era un cuerpo diferente. [27]
El cometa está formado por dos lóbulos conectados por un cuello más estrecho, con el lóbulo más grande midiendo unos 4,1 km × 3,3 km × 1,8 km (2,5 mi × 2,1 mi × 1,1 mi) y el más pequeño unos 2,6 km × 2,3 km × 1,8 km (1,6 mi × 1,4 mi × 1,1 mi). [5] Con cada órbita el cometa pierde materia, ya que el gas y el polvo se evaporan por el Sol. Se estima que una capa con un espesor medio de alrededor de 1 ± 0,5 m (3,3 ± 1,6 pies) se pierde por órbita a partir de 2015. [28] El cometa tiene una masa de aproximadamente 10 mil millones de toneladas. [6]
La forma de dos lóbulos del cometa es el resultado de una colisión suave y de baja velocidad de dos objetos, y se denomina binaria de contacto . Las "terrazas", capas del interior del cometa que han quedado expuestas por el desprendimiento parcial de las capas externas durante su existencia, están orientadas en diferentes direcciones en los dos lóbulos, lo que indica que dos objetos se fusionaron para formar Churyumov-Gerasimenko. [29] [30]
Superficie
Polvo y rayos cósmicos en la superficie del cometa en 2016, con estrellas en movimiento al fondo. Filmado por el instrumento OSIRIS de Rosetta .Vista prístina (B) de 67P después de eliminar el ruido y los valores atípicos de la superficie mediante técnicas avanzadas de eliminación de valores atípicos. (C) muestra las escamas cuando se las trata como valores atípicos en la imagen original sin procesar (A)
Hay 26 regiones distintas en Churyumov–Gerasimenko, cada una de ellas nombrada en honor a una deidad egipcia ; las regiones del lóbulo grande llevan nombres de dioses, mientras que las del lóbulo pequeño llevan nombres de diosas. Se definieron 19 regiones en el hemisferio norte antes del equinoccio . [31] [32] Más tarde, cuando el hemisferio sur se iluminó, se identificaron siete regiones más utilizando la misma convención de nomenclatura. [33] [34]
Puertas
Las características descritas como puertas , prominencias gemelas en la superficie llamadas así por su apariencia, [ aclaración necesaria ] recibieron el nombre de miembros fallecidos del equipo Rosetta . [35]
Cambios en la superficie
Durante la vida de Rosetta , se observaron muchos cambios en la superficie del cometa, particularmente cuando el cometa estaba cerca del perihelio . [36] [37] [38] Estos cambios incluyeron patrones evolutivos de formas circulares en terrenos lisos que en algún momento crecieron en tamaño unos pocos metros por día. [39] [40] También se observó que una fractura en la región del cuello crecía en tamaño; se desplazaron rocas de decenas de metros de ancho, a veces viajando más de 100 metros; y se eliminaron parches del suelo para exponer nuevas características. También se han observado varios acantilados derrumbados. Un ejemplo notable en diciembre de 2015 fue capturado por la NAVCAM de Rosetta como un parche brillante de luz que brillaba desde el cometa. Los científicos de Rosetta determinaron que se había derrumbado un gran acantilado, lo que lo convirtió en el primer deslizamiento de tierra en un cometa conocido por estar asociado con un estallido de actividad. [41] [42] El 14 de noviembre de 2021 se observó un aparente estallido del cometa. [43] Según los investigadores, "en el momento del descubrimiento del estallido con ZTF , el cometa estaba a 1,23 ua del Sol y a 0,42 ua de la Tierra. El último paso del cometa por el perihelio fue el 2 de noviembre de 2021". [43]
Roca de Keops
Keops es la roca más grande de la superficie del cometa, con una longitud de hasta 45 metros. Se encuentra en el lóbulo más grande del cometa. Recibió su nombre de la pirámide de Giza porque su forma es similar a la de una pirámide. [44] [45] [46]
Órbita y rotación
La órbita de 67P/Churyumov–Gerasimenko se mueve desde justo dentro de la órbita de Marte hasta justo fuera de la órbita de Júpiter, vista aquí en el perihelio en agosto de 2015Esta animación consta de 86 imágenes adquiridas por la NavCam de Rosetta mientras se acercaba a 67P en agosto de 2014.
Al igual que los demás cometas de la familia Júpiter, el Churyumov–Gerasimenko probablemente se originó en el cinturón de Kuiper y fue expulsado hacia el interior del Sistema Solar, donde posteriores encuentros con Júpiter cambiaron su órbita sucesivamente. Estas interacciones continuarán hasta que el cometa sea finalmente expulsado del Sistema Solar o colisione con el Sol o un planeta.
El 4 de febrero de 1959, un encuentro cercano con Júpiter a 0,0515 UA (7,70 millones de km ) [1] movió el perihelio de Churyumov–Gerasimenko hacia adentro desde 2,7 UA (400 millones de km) a 1,28 UA (191 millones de km), donde permanece básicamente hoy. [14] En noviembre de 2220, el cometa pasará a aproximadamente 0,14 UA (21 millones de km) de Júpiter [48], lo que moverá el perihelio hacia adentro a aproximadamente 0,8 UA (120 millones de km) del Sol. [47]
Antes del paso por el perihelio de Churyumov–Gerasimenko en 2009, su período de rotación era de 12,76 horas. Durante este paso por el perihelio, disminuyó a 12,4 horas, lo que probablemente ocurrió debido al par inducido por la sublimación . [9]
Perihelio de 2015
En septiembre de 2014 , el núcleo[actualizar] de Churyumov–Gerasimenko tenía una magnitud aparente de aproximadamente 20. [2] Llegó al perihelio el 13 de agosto de 2015. [49] [4] Desde diciembre de 2014 hasta septiembre de 2015, tuvo una elongación de menos de 45 grados con respecto al Sol . [50] El 10 de febrero de 2015, pasó por conjunción solar cuando estaba a 5 grados del Sol y a 3,3 UA (490 millones de km) de la Tierra. [50] Cruzó el ecuador celeste el 5 de mayo de 2015 y se volvió más fácil de ver desde el hemisferio norte . [50] Incluso justo después del perihelio, cuando estaba en la constelación de Géminis , solo aumentó su brillo a una magnitud aparente de aproximadamente 12, y requirió un telescopio para ser visto. [4] En julio de 2016 , el cometa tenía una magnitud total de aproximadamente 20. [2][actualizar]
Perihelio de 2021
El cometa del 11 de noviembre de 2021 por ZTF .
La aparición de 2021 marcó el acercamiento más cercano a la Tierra desde 1982. [1] El cometa alcanzó el perihelio el 2 de noviembre de 2021 [4] y el acercamiento más cercano a la Tierra fue el 12 de noviembre de 2021, a las 00:50 UTC, a una distancia de 38 millones de millas (61 millones de kilómetros). [51] El cometa aumentó su brillo hasta una magnitud aparente de 9, lo que significa que era visible con telescopios de aficionados. [51] [52] Se observaron dos estallidos durante la aparición, el 29 de octubre de 2021 y el 17 de noviembre de 2021 UTC, −3,12 días y +15,81 días respectivamente desde la fecha del perihelio. Durante el primer estallido, el cometa aumentó su brillo en 0,26 ± 0,03 mag en el estallido, con un aumento del 27% en la sección transversal geométrica efectiva y la masa total de polvo del estallido de5,3 × 10 5 kg . La segunda explosión provocó un aumento de brillo de 0,49 ± 0,08 mag con una sección transversal geométrica efectiva y una masa total de polvo de la explosión 2,5 veces mayor que la del primer evento. [53]
Exploración
Rosettamisión
La misión Rosetta fue la primera que incluyó un orbitador que acompañó a un cometa durante varios años, así como un módulo de aterrizaje que recopiló datos de cerca de la superficie del cometa. La misión se lanzó en 2004, llegó al cometa 67P en 2014 y concluyó con un aterrizaje en la superficie del cometa en 2016.
El 25 de abril de 2012, las observaciones más detalladas hasta ese momento fueron tomadas con el telescopio Faulkes de 2 metros por N. Howes, G. Sostero y E. Guido mientras estaba en su afelio. [ cita requerida ]
El 6 de junio de 2014, se detectó la liberación de vapor de agua a una velocidad de aproximadamente 1 litro por segundo (0,26 galones estadounidenses por segundo) cuando Rosetta se encontraba a 360.000 km (220.000 mi) de Churyumov–Gerasimenko y a 3,9 UA (580 millones de km) del Sol. [55] [56] El 14 de julio de 2014, las imágenes tomadas por Rosetta mostraron que su núcleo tiene una forma irregular con dos lóbulos distintos. [57] Se estimó que el tamaño del núcleo era de 3,5 × 4 km (2,2 × 2,5 mi). [58] En ese momento se propusieron dos explicaciones para su forma: que era un sistema binario de contacto o que su forma podría haber resultado de una erosión asimétrica debido a la sublimación del hielo de su superficie para dejar atrás su forma lobulada. [19] [17] En septiembre de 2015, los científicos de la misión habían determinado que la hipótesis del binario de contacto era inequívocamente correcta. [59] [30]
Encuentro y órbita
A partir de mayo de 2014, la velocidad de Rosetta se redujo en 780 m/s (2800 km/h; 1700 mph) con una serie de encendidos de los propulsores . [17] [60] Los controladores de tierra se reunieron con Rosetta el 6 de agosto de 2014. [18] [19] Esto se hizo reduciendo la velocidad relativa de Rosetta a 1 m/s (4 km/h; 2 mph). Rosetta entró en órbita el 10 de septiembre, a unos 30 km (19 mi) del núcleo. [18] [19] [61]
Debido a su baja masa relativa, el aterrizaje en el cometa dependía de herramientas para anclar Philae a la superficie. La sonda tenía una serie de mecanismos diseñados para manejar la baja gravedad de Churyumov-Gerasimenko, incluido un propulsor de gas frío , arpones, tornillos de hielo montados en la pata de aterrizaje y un volante para mantenerlo orientado durante su descenso. [65] [66] [67] Durante el evento, el propulsor y los arpones no funcionaron, y los tornillos de hielo no lograron agarrarse. El módulo de aterrizaje rebotó dos veces y solo se detuvo cuando hizo contacto con la superficie por tercera vez, [68] dos horas después del primer contacto. [69]
El contacto con Philae se perdió el 15 de noviembre de 2014 debido a la pérdida de carga de la batería. El Centro Europeo de Operaciones Espaciales restableció brevemente las comunicaciones el 14 de junio de 2015 e informó que la nave espacial se encontraba en buen estado, pero las comunicaciones se perdieron de nuevo poco después. [70] El 2 de septiembre de 2016, Philae fue localizado en fotografías tomadas por el orbitador Rosetta . Se había posado en una grieta con solo su cuerpo y dos patas visibles. Si bien el descubrimiento resuelve la cuestión de la disposición del módulo de aterrizaje, también permite a los científicos del proyecto contextualizar adecuadamente los datos que obtuvo de la superficie del cometa. [71]
Propiedades físicas
Imagen en falso color de la desgasificación del cometa, 15 de abril de 2015
La composición del vapor de agua del cometa Churyumov-Gerasimenko, determinada por la sonda Rosetta , es sustancialmente diferente de la encontrada en la Tierra. Se determinó que la proporción de deuterio a hidrógeno en el agua del cometa es tres veces mayor que la encontrada para el agua terrestre. Esto hace improbable que el agua encontrada en la Tierra provenga de cometas como Churyumov-Gerasimenko. [11] [72] [73] El vapor de agua también está mezclado con una cantidad significativa de formaldehído (0,5 % en peso) y metanol (0,4 % en peso), concentraciones que se encuentran dentro del rango común para los cometas del sistema solar. [74] El 22 de enero de 2015, la NASA informó que, entre junio y agosto de 2014, el cometa liberó cantidades cada vez mayores de vapor de agua, hasta diez veces más. [75] El 23 de enero de 2015, la revista Science publicó un número especial de estudios científicos relacionados con el cometa. [76]
Las mediciones realizadas antes de que fallaran las baterías de Philae indican que la capa de polvo podría tener hasta 20 cm de espesor. Debajo hay hielo duro o una mezcla de hielo y polvo. La porosidad parece aumentar hacia el centro del cometa. [77]
Se descubrió que el núcleo de Churyumov–Gerasimenko no tenía campo magnético propio después de que se tomaran mediciones durante el descenso y aterrizaje de Philae con su instrumento ROMAP y el instrumento RPC-MAG de Rosetta . Esto sugiere que el magnetismo puede no haber jugado un papel en la formación temprana del Sistema Solar, como se había planteado anteriormente. [78] [79]
Las mediciones de los instrumentos COSAC y Ptolomeo en el módulo de aterrizaje Philae revelaron dieciséis compuestos orgánicos , cuatro de los cuales fueron vistos por primera vez en un cometa, incluyendo acetamida , acetona , isocianato de metilo y propionaldehído . [84] [85] [86] Los astrobiólogos Chandra Wickramasinghe y Max Wallis afirmaron que algunas de las características físicas detectadas en la superficie del cometa por Rosetta y Philae , como su corteza rica en materia orgánica , podrían explicarse por la presencia de microorganismos extraterrestres . [87] [88] Los científicos del programa Rosetta descartaron la afirmación como "pura especulación". [89] Los compuestos ricos en carbono son comunes en el Sistema Solar. Ni Rosetta ni Philae están equipados para buscar evidencia directa de organismos . [87] El único aminoácido detectado hasta ahora en el cometa es la glicina , junto con las moléculas precursoras metilamina y etilamina . [90]
También se encontraron compuestos orgánicos sólidos en las partículas de polvo emitidas por el cometa; el carbono de este material orgánico está ligado en "compuestos macromoleculares muy grandes", análogos a la materia orgánica insoluble presente en los meteoritos de condrita carbonácea . Los científicos creen que la materia sólida carbonácea observada en el cometa podría tener el mismo origen que la materia orgánica insoluble meteorítica, pero sufrió menos modificaciones antes o después de ser incorporada al cometa. [91]
Uno de los descubrimientos más destacados de la misión fue la detección de grandes cantidades de gas de oxígeno molecular libre ( O2 ) alrededor del cometa. Los modelos del sistema solar sugieren que el oxígeno molecular debería haber desaparecido en el momento en que se creó el 67P, hace unos 4.600 millones de años en un proceso violento y caliente que habría provocado que el oxígeno reaccionara con el hidrógeno y formara agua. [ 92] [93] Nunca antes se había detectado oxígeno molecular en comas cometarios. Las mediciones in situ indican que la relación O2 / H2O es isotrópica en la coma y no cambia sistemáticamente con la distancia heliocéntrica, lo que sugiere que el O2 primordial se incorporó al núcleo durante la formación del cometa. [92] Esta interpretación fue cuestionada por el descubrimiento de que el O2 puede producirse en la superficie del cometa en colisiones de moléculas de agua con silicatos y otros materiales que contienen oxígeno . [94] La detección de nitrógeno molecular ( N 2 ) en el cometa sugiere que sus granos cometarios se formaron en condiciones de baja temperatura por debajo de 30 K (−243 °C; −406 °F). [95]
El 3 de julio de 2018, los investigadores plantearon la hipótesis de que el oxígeno molecular podría no producirse en cantidad suficiente en la superficie del cometa 67P, lo que profundiza el misterio de su origen. [96] [97]
Misiones futuras
CAESAR fue una misión de retorno de muestras propuesta destinada a regresar a 67P/Churyumov–Gerasimenko, capturar regolito de la superficie y devolverlo a la Tierra. [98] [99] Esta misión competía en el proceso de selección de la misión New Frontiers 4 de la NASA y fue una de las dos finalistas del programa. [100] En junio de 2019, fue descartada a favor de Dragonfly . [101] [102]
Galería
Una reconstrucción de la forma del núcleo basada en observaciones del Hubble en 2003
^ Ambos nombres llevan el acento en la penúltima sílaba. En ucraniano, la pronunciación es aproximadamente churyúmow herasiménko , con la v pronunciada como una w inglesa y la g como una h .
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