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Polvo de cometa

El polvo de cometa se refiere al polvo cósmico que se origina a partir de un cometa . El polvo de cometa puede proporcionar pistas sobre el origen de los cometas. Cuando la Tierra pasa a través de una estela de polvo de cometa, puede producir una lluvia de meteoritos .

Características físicas

Tamaño

La mayor parte del polvo proveniente de la actividad de los cometas tiene un tamaño submicrométrico [1] o aproximadamente micrométrico. [2] [3] Sin embargo, esta fracción tiene una vida corta, ya que la presión de la radiación hace que salgan del Sistema Solar [4] [5] o se desplacen en espiral hacia el interior . [6] [7]

La siguiente clase de tamaño son los agregados grandes, "esponjosos" [4] [5] o "en racimo" [8] de los granos anteriores. Estos suelen tener entre 20 y 100 micrómetros, un tamaño que no es arbitrario pero que se observa [9] a medida que los agregados porosos tienden a fracturarse [10] o compactarse. [8] [11] [12]

Las partículas más grandes son micrometeoroides , [13] [14] no polvo. [15] [16] En ausencia de una definición de la IAU , [17] [18] grupos idearon sus propias definiciones de polvo: más pequeño que 100 micrómetros, [19] 50, [20] 40, [21] 30, [22] y 20 micrones, [23] y <10 μm. [24] [25] [26] [16] Algunas de estas definiciones de polvo/micrometeorito son aproximadas o ambiguas, [27] [28] [29] algunas se superponen o son contradictorias. [30] [23] [22]

La UAI publicó una declaración formal en 2017. Los meteoroides miden entre 30 micrómetros y 1 metro, el polvo es más pequeño y se desaconseja el término "micrometeoroide" (aunque no el de micrometeorito). [31] La OMI tomó nota de la nueva definición, [32] pero aún muestra una definición anterior en su sitio. [33] El sitio de la Meteoritical Society conserva su definición anterior, 0,001 cm. [34] La AMS no ha publicado una definición rigurosa. [35] [36]

Composición

El polvo es generalmente de composición condrítica . Sus monómeros contienen silicatos máficos, como el olivino y el piroxeno . [37] Los silicatos son ricos en forsterita y enstatita de alta temperatura de condensación . [27] Como estas se condensan rápidamente, tienden a formar partículas muy pequeñas, no gotitas fusionadas.

Al igual que los meteoroides condríticos, las partículas contienen sulfuro de Fe(Ni) [38] [39] y GEMS (vidrio con metal y sulfuros incrustados) [38]

Existen diversas cantidades de compuestos orgánicos ( CHON ). [40] [41] [42] Aunque los compuestos orgánicos son abundantes en el cosmos y se predijo ampliamente que existían en los cometas, son espectralmente indistintos en la mayoría de los telescopios. Los compuestos orgánicos solo se confirmaron mediante espectrometría de masas durante los sobrevuelos del Halley . [43] [44] Algunos compuestos orgánicos se encuentran en forma de HAP ( hidrocarburos aromáticos policíclicos ). [45] [19] [46] [47] [48]

Se pueden encontrar inclusiones muy pequeñas de granos presolares (PSG). [27] [48]

Origen del polvo y los cometas

Vista microscópica de una partícula de polvo de cometa

Los modelos para el origen de los cometas son: [49]

  1. El modelo interestelar,
  2. El modelo del Sistema Solar,
  3. montones de escombros primordiales,
  4. agregación de planetesimales en el disco de polvo alrededor de la región Urano - Neptuno ,
  5. capas frías de material arrastradas por el viento protoestelar .

Las propiedades generales del polvo del cometa, como la densidad y la composición química, permiten distinguir entre los modelos. Por ejemplo, las proporciones isotópicas del polvo del cometa y del polvo interestelar son muy similares, lo que indica un origen común.

El modelo interestelar 1) dice que el hielo se formó sobre granos de polvo en la densa nube que precedió al Sol . La mezcla de hielo y polvo luego se agregó para formar un cometa sin modificación química apreciable. J. Mayo Greenberg propuso por primera vez esta idea en la década de 1970. [50] [51]

En el modelo 2) del Sistema Solar, los hielos que se formaron en la nube interestelar primero se vaporizaron como parte del disco de acreción de gas y polvo alrededor del protosol. Los hielos vaporizados luego se solidificaron y se ensamblaron para formar cometas. Por lo tanto, los cometas de este modelo tendrían una composición diferente a la de los cometas que se formaron directamente a partir del hielo interestelar.

3) El modelo de pila de escombros primordial para la formación de cometas dice que los cometas se aglomeran en la región donde se estaba formando Júpiter .

El descubrimiento de silicatos cristalinos en el polvo del cometa Wild 2 por parte de Stardust implica que el polvo se formó a una temperatura superior a la del vidrio (> 1000 K) en la región del disco interior alrededor de una estrella joven y caliente, y se mezcló radialmente en la nebulosa solar desde las regiones interiores a una mayor distancia de la estrella o la partícula de polvo se condensó en el flujo de salida de gigantes rojas o supergigantes evolucionadas. La composición del polvo del cometa Wild 2 es similar a la composición del polvo encontrado en las regiones exteriores de los discos de acreción alrededor de estrellas recién formadas. [52]

Un cometa y su polvo permiten la investigación del Sistema Solar más allá de las órbitas planetarias principales. Los cometas se distinguen por sus órbitas; los cometas de período largo tienen órbitas elípticas largas, inclinadas aleatoriamente respecto del plano del Sistema Solar y con períodos superiores a 200 años. Los cometas de período corto suelen estar inclinados menos de 30 grados respecto del plano del Sistema Solar, giran alrededor del Sol en el mismo sentido contrario a las agujas del reloj que la órbita de los planetas y tienen períodos inferiores a 200 años.

Un cometa experimentará una variedad de condiciones diversas a medida que atraviesa su órbita. En el caso de los cometas de período largo, la mayor parte del tiempo estará tan lejos del Sol que hará demasiado frío para que se produzca la evaporación del hielo. Cuando pasa por la región del planeta Tierra, la evaporación será lo suficientemente rápida como para arrastrar los granos pequeños, pero los granos más grandes pueden resistir el arrastre y quedarse atrás en el núcleo del cometa , comenzando la formación de una capa de polvo. Cerca del Sol, la tasa de calentamiento y evaporación será tan grande que no se podrá retener el polvo. Por lo tanto, el grosor de las capas de polvo que cubren los núcleos de un cometa puede indicar qué tan cerca y con qué frecuencia se realizan los viajes de perihelio de un cometa al Sol. Si un cometa tiene una acumulación de capas de polvo gruesas, puede tener frecuentes pasajes de perihelio que no se acerquen demasiado al Sol.

Una acumulación espesa de capas de polvo podría ser una buena descripción de todos los cometas de período corto, ya que se cree que se han acumulado capas de polvo con espesores del orden de metros en las superficies de los núcleos de los cometas de período corto. La acumulación de capas de polvo a lo largo del tiempo cambiaría el carácter físico del cometa de período corto. Una capa de polvo inhibe el calentamiento de los hielos cometarios por el Sol (el polvo es impenetrable a la luz solar y un mal conductor del calor) y ralentiza la pérdida de gases del núcleo que se encuentra debajo. Un núcleo de cometa en una órbita típica de los cometas de período corto disminuiría rápidamente su tasa de evaporación hasta el punto de que no sería detectable ni una coma ni una cola y podría aparecer ante los astrónomos como un asteroide cercano a la Tierra de bajo albedo .

Más conjuntos y cuerpos

Las partículas de polvo, con la ayuda de hielo y materia orgánica, forman "agregados" [27] [38] [53] (con menos frecuencia, "aglomerados" [54] ) de 30 a cientos de micrómetros. Estos son esponjosos [19] [55] debido al empaquetamiento imperfecto de las partículas de polvo de tipo racimo (grandes) y su posterior empaquetamiento imperfecto en agregados. [56]

La siguiente categoría de tamaño son los guijarros, de escala de milímetros a centímetros. [57] [58] [59] Los guijarros se dedujeron a 103P/Hartley 2, [60] y se fotografiaron directamente a 67P/Churyumov-Gerasimenko. [59] [57] El uso astrofísico de la palabra "guijarro" difiere de su significado geológico . [61] A su vez, el siguiente término geológico más grande, "adoquín", ha sido omitido por los científicos de Rosetta . [62]

Los cuerpos de mayor tamaño son "rocas" (de escala decimétrica o superior) o "pedazos". Estos rara vez se ven en la coma, ya que la presión del gas a menudo es insuficiente para elevarlos a una altitud significativa o a una velocidad de escape. [63] [64] [65]

Los componentes básicos de los cometas son los supuestos cometesimales, [66] análogos a los planetesimales . El hecho de que los cometesimales/planetesimales reales tuvieran el tamaño de un guijarro, [67] de una roca, [68] o de otro tipo ha sido un tema clave en la investigación del Sistema Solar y de los exoplanetas. [55] [69] [70] [71]

(Mal) uso del término "polvo"

En el mejor de los casos, "polvo" es un nombre colectivo para la parte no gaseosa de la coma y la(s) cola(s). En el peor de los casos, el término es un uso del inglés , bien entendido por los astrónomos en el campo, pero no por el público en general, los profesores y los científicos de otros campos. [72] Los sólidos más grandes se denominan más apropiadamente "escombros" [73] [74] [64] o, para todos los no gases, las "partículas" generales [75] [76] [44] o "granos". [77] [56] [22]

Cometa 2P/Encke

Encke es oficialmente un cometa pobre en polvo y rico en gas. [6] [78] [79] Encke en realidad emite la mayor parte de su masa sólida en forma de meteoroides o "rocas", [6] no de polvo. El ISO no midió evidencia infrarroja de una cola de polvo cometario clásica debido a partículas pequeñas. [80]

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