El ISON y el límite de supervivencia

Introducción:

En un estudio muy interesante  publicado en 1991 en el International Comet Quarterly [1], John Bortle obtuvo una fórmula empírica para la predicción de la supervivencia o no-supervivencia en el post-perihelio de cometas intrínsecamente débiles, de gran período y con pequeños valores de distancia perihélica (q). La fórmula H10 = 7.0 + 6q para la magnitud absoluta es una buena aproximación al límite de supervivencia de los cometas con “q” menores a 0,5 UA, basándose en los datos obtenidos de todos los cometas observados entre 1800 y 1989.

El caso del cometa ISON conocido también como C/2012 S1

En todo el mundo, los astrónomos y aficionados están llenos de mucha ansiedad y se ha generado mucha expectativa respecto a la aparición en escena del Cometa ISON. El 29 de Noviembre de 2013, este gélido visitante del Sistema Solar exterior estará rozando la atmósfera exterior o corona del Sol y, si este sobrevive, podría surgir -hablando siempre en potencial- como uno de los cometas más brillantes de los últimos años.

Fue descubierto con magnitud 18va. el 21 de septiembre, aproximadamente entre las órbitas de los planetas Júpiter y Saturno, por Vitali Nevski y Artyom Novichonok del International Scientific Optical Network (ISON), cerca de Kislovodsk, Rusia. Esto nos cuenta en principio que estamos ante una detección temprana para un cometa y que las fuertes emisiones de dióxido de carbono fueron las causales que esta detección haya sido posible a tan gran distancia.

Al igual que todos los cometas, el ISON es una bola de nieve sucia hecha de polvo y de gases congelados: hielo de agua, amoníaco, metano, monóxido y dióxido de carbono. Estos son los constituyentes o bloques fundamentales de construcción, que los científicos creen que han participado de la formación de los planetas hace 4.500 millones de años. Se cree que el ISON está en su primer viaje desde la lejana Nube de Oort, que es una enorme colección de cometas más o menos esféricos y otras estructuras parecidas que existen en el espacio externo del sistema solar, a una distancia entre la décima parte de un año-luz y un 1 año-luz del Sol.

Estos se van “calentando progresivamente” a medida que se mueven en una trayectoria en dirección al Sol. En este proceso, los diferentes gases se van calentando hasta el punto de su sublimación, que se revelan recién allí en los instrumentos astronómicos instalados en tierra y en el espacio. Se cree que el dióxido de carbono es el gas que alimenta la emisión para la mayoría de los cometas entre las órbitas de Saturno y la región del Cinturón de asteroides.

Primeros estudios.

Las imágenes capturadas con la cámara infrarroja del Spitzer [2] el 13 de junio de 2013 indicaban que el dióxido de carbono era lanzado lenta y continuamente fuera del núcleo, junto con el polvo (silicatos), formando una cola de unos 300.000 km de longitud.

Carey Lisse, directivo de la Campaña ISON/NASA y de la Universidad Johns Hopkins estimó que está emitiendo un millón de kilogramos de lo que es probablemente dióxido de carbono gaseoso y 54,4 millones de kilogramos de polvo. Aportó que las observaciones anteriores realizadas por el Telescopio Espacial Hubble, de la misión Swift Gamma-Ray Burst y la nave espacial “Deep Impact” solo habían entregado el dato del límite superior de la emisión gaseosa desde el ISON. Gracias al Spitzer, ahora conocemos con certeza que la actividad mostrada por el cometa está siendo propulsada por gases. Y se estimaba su tamaño en unos 4,8 kilómetros de diámetro, aproximadamente similar a una montaña. Debido a que el cometa está aún demasiado lejos, su verdadero tamaño y la densidad no pudieron ser determinadas con total precisión.

El ISON y Marte.

El sobrevuelo del planeta Marte ocurre en un momento clave del viaje del cometa ISON [3]. Se da justo cuando tiene que cruzar la llamada “línea frost” o límite del descongelamiento. Un espacio fuera de la órbita de Marte donde el calor solar es suficiente como para que comience a evaporarse el agua congelada que está presente en el núcleo cometario.

Los compuestos volátiles en un cometa son entre un 80% a 90% de hielo de agua, hasta llegar a este “límite” la actividad dominante es el dióxido de carbono y de otros componentes menores, de modo que casi toda el agua se ha mantenido hasta aquí congelada. Sólo algunas áreas insoladas del núcleo del cometa son activas hasta este límite.

El 1° de Octubre sobrevuela a Marte a tan solo 0,0724 UA. Desde ese momento todas las regiones insoladas del cometa podrán desarrollar activos géiseres o surtidores de gas y polvo. Un número sin precedentes de naves espaciales de la NASA, son 16 en total, observan y registran al cometa.

La cantidad de las emisiones gaseosas que registre permitirán a los investigadores tener las claves para determinar el tamaño real del núcleo del ISON. Con este dato podremos determinar si su núcleo sobrevivirá a un cerrado paso junto al Sol y así convertirse o no en uno de los cometas más espectaculares en muchos años.

Un nuevo factor, la rotación del núcleo.

Los cambios en la rotación o giro sobre su eje ocurren debido a la fuerza de torsión generada por la reacciones ocurridas en el núcleo y que son motorizadas por las emisiones de gases (jets o chorros) que van en creciente aumento a medida que aumenta la temperatura superficial.

Comentan los científicos del Instituto de Ciencias Planetarias: Nalin H. Samarasinha y Beatrice E. A. Mueller [4], que investigando los cambios en los períodos de rotación de cuatro cometas: Encke, Tempel 1, Tempel 2 y Hartley 2; donde el segundo y el cuarto ya tenían registros de los vuelos de las naves espaciales de la NASA, descubrieron una relación utilizando el tamaño, el período rotatorio y la cantidad de luz solar recibida. Ahora aplicando su método al Cometa ISON, Samarasinha y Mueller concluyen que tendrá una alta rotación y se convertirá en un objeto en “caída” cuando se acerque tanto al Sol,  a 1,2 millones de km. – aproximadamente tres veces la distancia entre la Tierra y la Luna-.

Antecedentes de sobrevida.

En la web de ISON/NASA [5] recuerdan los siguientes casos: En 1680, el cometa Kirch iluminó el cielo nocturno y fue incluso brevemente visible en plena luz del día. Con una órbita notablemente similar a la del ISON. El C/1680 V1 (Kirch) fue visto por primera vez por el astrónomo alemán Gottfried Kirch a principios de Noviembre de 1680, y tiene el honor de ser el primer cometa descubierto a través de un telescopio.

También merece el galardón de ser uno de los cometas más nítido en la historia; también conocido por los nombres de “El Gran Cometa de 1680″, “el cometa de Kirch”, y “el cometa de Newton”. En este último caso la adjudicación es bastante engañosa, dado que Isaac Newton no participó en el descubrimiento del mismo, pero si utilizó su órbita para demostrar sus flamantes leyes de la mecánica celeste cuando publicó su famoso “Principia”, varios años más tarde.

Si le damos un vistazo a los elementos orbitales de ambos cometas vemos que tienen similitudes sorprendentes. Ambos cometas se aproximan dentro de las 0,4 UA de la Tierra y la distancia al perihelio (máxima aproximación al Sol) es de solo 0,006 UA para el cometa Kirch contra las 0,012 UA para el cometa ISON. La llamada “Longitud del Nodo Ascendente” es 277 grados para el Kirch y 295 grados para el ISON. El “Argumento del Perihelio” es de 351 grados frente a los 360 grados y la “Inclinación orbital” es de 61 grados frente a los 60 grados, respectivamente.

En astronomía, utilizamos estos valores para “vincular o relacionar” cometas y determinar las relaciones que existen entre ellos, o determinar si estamos viendo el mismo cometa en una nueva revolución alrededor del Sol, y cuando vemos tantos valores que son tan similares, nos sentamos y tomamos nota de ello.

Así que cuando vimos los parámetros orbitales del Cometa ISON, inmediatamente se pensó que tal vez había algún tipo de relación entre estos dos cometas. Sabíamos que no eran el mismo cometa, porque el cometa Kirch es del tipo periódico y tiene un tiempo orbital del orden de los diez mil años; pero existe la posibilidad de que estos dos objetos una vez fueron parte de un mismo cuerpo que se fragmentara en trozos pequeños en algún momento del pasado. Esto lo vemos todo el tiempo con los cometas del grupo de Kreutz; así que sabemos de lo que se trata y sucede.

Otro caso similar es del C/2011 W3 (Lovejoy), que se cree firmemente que es trata de la consecuencia de una fragmentación del “Gran Cometa de 1106″ y además un fragmento de una fragmentación anterior de un paso muy cercano al Sol ocurrido siglos antes. Este sobrevivió y mostró una extensa y permanente cola.

Así que se comenzó a mirar más de cerca la órbita del ISON, para determinar si en efecto era un pariente de la familia de Kirch, nos enfocados principalmente en el parámetro orbital de la “excentricidad”. Este valor nos dice si la órbita del cometa es una elipse o una parábola. Durante un tiempo la situación estaba parada como sobre el filo de una navaja, pero finalmente con los datos observacionales suficientes se llegó a la conclusión de que el cometa ISON es de hecho y dinámicamente un “nuevo cometa” proveniente de la nube de Oort.

Quizá no sea mucho, pero es esto lo que tenemos: el cometa Kirch sigue una órbita notablemente similar a través del espacio, aunque 333 años antes que el ISON y se acerca a una distancia muy similar a la Tierra y a una distancia más o menos similar del Sol en el perihelio.

Conclusión:

Conforme las observaciones visuales recibidas en la Sección de Cometas de la LIADA y graficadas estas en una curva de luz [6] indica que al magnitud absoluta alcanzó alrededor de 6,6 hasta los 43 días antes del Perihelio y luego de esto hasta el 30 de octubre de 2013 (-29 días T) este valor decreció hasta Ho = 9,0.  De modo es que no está mostrando un incremento en la tasa de producción de agua, sumado una constante  disminución en la producción del polvo y la curva vuelve nuevamente a aplanarse.

Todo indicaría que estamos ante un núcleo de pequeño tamaño, de entre 1 a 2 kilómetros de diámetro y que no hay datos al día de la fecha que den esperanza de sobrevivencia luego del perihelio según la fórmula empírica de Bortle.

Veremos pues en el mes de Diciembre que ocurre en realidad: si tendremos (1) un caso similar de desintegración, como el recordado C/2010 X1 (Elenin), (2) en un caso de múltiple fragmentación, tipo C/1999 S4 (LINEAR), (3) o bien como el espectacular sobreviviente C/2011 W3 (Lovejoy).

[1] John E. Bortle, ” Post-Perihelion survival of comets with small q “, ICQ Vol. 13, No. 3 – Whole Number 79, July 1991, pp. 89-91.

[2] Fuente: http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-231

[3] Dr. Tony Phillips. http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2013/23aug_marsison/

[4] Fuente: http://www.psi.edu/news/press-releases

[5] Fuente: http://www.isoncampaign.org/potw-jul22

[6] Fuente Sección Cometas de la LIADA: https://rastreadoresdecometas.wordpress.com/curvas/

Autor: Luis Alberto Mansilla / Coordinador General de la Sección de Astronomía Cometaria de la LIADA. Rosario, Argentina / Documento creado el 22 de Septiembre de 2013.

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Acerca de Luis Mansilla

Espacio dedicado al estudio y observación de estos Cuerpos Menores del Sistema Solar.

Publicado el 01/11/2013 en Comet News, cometas, comets, Paper, Publicaciones. Añade a favoritos el enlace permanente. 1 comentario.

  1. Alberto Anunziato

    Muy interesante Luis, sumamente preciso y completo. Estamos esperando ansiosos el mes de diciembre!

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