Excursión de Rosetta para estudiar la coma del 67P

EXCURSION LEJANA DE ROSETTA PARA ESTUDIAR LA COMA EN PERSPECTIVA

El pasado 23 de septiembre Rosetta emprendió una excursión de tres semanas que la llevará hasta una distancia de 1.500 kms. del núcleo del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, la distancia más lejana desde que llegó al cometa en agosto de 2.014.

Los diversos componentes de un cometa, como el arco de choque. Crédito: ESA.

Los diversos componentes de un cometa, como el arco de choque. Crédito: ESA.

El principal objetivo científico de este curso de acción es estudiar el estado de la coma del 67P/Churyumov Gerasimenko en una escala más amplia, mientras que la actividad del cometa sigue siendo alta en la fase de post-perihelio. Si bien casi todos los instrumentos de Rosetta estarán operando durante la excursión, esta exploración de la coma en general será especialmente interesante para estudiar el entorno de plasma del cometa con los instrumentos del Rosetta Plasma Consortium (RPC). En particular, los científicos están apuntando a la detección del arco de choque, un límite entre la magnetosfera del cometa y el viento solar ambiente. La existencia de un arco de choque en el entorno de un cometa alrededor de su pico de actividad se predijo en 1.967 por Ludwig Biermann, y ha sido confirmado en las últimas décadas por las observaciones en los cometas 21P/Giacobini-Zinner, 1P/Halley, 26P/Grigg-Skjellerup y 19P/Borrelly.

“Las medidas previas que se realizaron durante los sobrevuelos sólo proporcionaron datos puntuales y limitados sobre los arcos de choque de un puñado de cometas. Rosetta, en cambio, obtendrá datos a través de varios días, el seguimiento de la evolución del entorno de plasma del 67P/C-G poco después de su perihelio”, dice Claire Vallat, científica del Rosetta Science Ground Segment del European Space Astronomy Centre (ESAC) de la ESA.

A lo largo de la nueva trayectoria, Rosetta se alejará del núcleo hasta unos 1.500 kilómetros en la dirección del Sol, donde se espera encontrar el arco de choque. Esta distancia máxima se alcanzará a finales de septiembre, luego la nave espacial regresará a distancias más cercanas a mediados de octubre.

Illustration_Magnetosphere_Comet

El entorno de plasma de un cometa activo. De TE Cravens & TI Gombosi, Cometary Magnetospheres: a tutorial, 2.004, Advances in Space Research, Volumen 33, número 11, p. 1.968 hasta 1.976

“Si bien puede parecer extraño apartarse del núcleo en este momento, estas medidas son necesarias para entender el comportamiento del cometa en general y deben realizarse sin dejar pasar demasiado tiempo después del perihelio, para que el cometa siga siendo apreciablemente activo”, añade Claire.

La salida a la excursión a 1.500 kms. de distancia se inició con una maniobra de encendido matutina a las 01:40 GMT (03:40 CEST) del 23 de septiembre. Las órdenes para un encendido con un empuje de 2,34 m/s se subieron por adelantado y Rosetta será empujada hacia un camino de escape lento.

Después de que se complete la maniobra de encendido, Rosetta se moverá fuera de su órbita actual, aproximadamente 450 km del núcleo, dirigiéndose al objetivo en el punto más alejado de la excursión con un ángulo de fase de 50 grados, y llegando a la distancia de 1.500 kms. del cometa el 30 de septiembre. En esa fecha, la nave va a llegar al lado matutino del 67P/C-G, sobre el hemisferio sur del cometa, a -60 grados de latitud.

“Una vez que estemos muy lejos del cometa, no vamos a ser capaces de identificar los puntos de referencia para la navegación ya que vamos a estar demasiado lejos. La navegación se basará en la determinación del centro del cometa en las imágenes NavCam”, dice la Spacecraft Operations Manager Sylvain Lodiot en el European Space Operations Centre (ESOC) de la ESA.

Después de haber alcanzado el punto más lejano en este tramo, Rosetta realizará un encendido de retorno que la traerá de nuevo a unos 500 km sobre el cometa el 7 de octubre. Mientras que la nave espacial está en la excursión, el medio ambiente del cometa continuará evolucionando, pero el equipo de operaciones de la misión no tendrá una caracterización actualizada del nivel de actividad, por lo que el retorno será con cautela.

“No iremos directamente a los 500 kms, retornaremos paso a paso mientras conocemos lo que está pasando en el cometa y recuperamos conocimiento de su actividad”, dice Lodiot.

Cuando un cometa se acerca al Sol, las moléculas congeladas – incluyendo agua, monóxido de carbono y dióxido de carbono – comienzan a sublimar tanto sobre como debajo de la superficie del núcleo. Cuando los gases escapan del núcleo llevan consigo partículas de polvo y, en conjunto, producen la coma del cometa.

Visualización de las líneas de campo magnético en el entorno de plasma del cometa. El campo magnético interplanetario "no perturbado" es visible a la izquierda, el arco de choque en el centro y el campo magnético alrededor del cometa a la derecha. La pequeña esfera azul, con un radio de aproximadamente 100 km, muestra el tamaño de la coma más interna, que contiene la cavidad diamagnética y el campo magnético. Créditos: Modelado y simulación: Technische Universität Braunschweig y Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; Visualización: Zuse-Institut de Berlín

Visualización de las líneas de campo magnético en el entorno de plasma del cometa. El campo magnético interplanetario “no perturbado” es visible a la izquierda, el arco de choque en el centro y el campo magnético alrededor del cometa a la derecha. La pequeña esfera azul, con un radio de aproximadamente 100 km, muestra el tamaño de la coma más interna, que contiene la cavidad diamagnética y el campo magnético. Créditos: Modelado y simulación: Technische Universität Braunschweig y Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; Visualización: Zuse-Institut de Berlín

Las moléculas en la coma son originalmente neutras, pero se pueden despojar de uno o más de sus electrones, quedando así ionizadas, debido a una variedad de procesos físicos en el entorno del cometa. Los moléculas ionizadas resultantes, como H2O + y O +, construyen la magnetosfera del cometa y comienzan a interactuar con el viento solar – una corriente de partículas cargadas e iones que fluyen desde el Sol hacia todo el sistema solar.

Los iones del cometa, que se mueven muy lentamente con respecto al flujo de alta velocidad del viento solar, son “recogidos” por el viento solar, añadiendo más y más masa a su flujo. Como consecuencia, el viento solar siente la presencia de un obstáculo, representado por el cometa activo, y desacelera gradualmente, hasta que finalmente se presenta una discontinuidad con una fuerte diferencia de los valores de campo magnético entre los dos entornos de plasma: es el arco de choque.

Durante sobrevuelos de cometas visitados anteriormente, se detectaron arco choques a distancias de varios miles de kilómetros del núcleo. En 1.986, la misión Giotto de la ESA midió un arco de choque de alrededor de un millón de kilómetros del núcleo del cometa 1P/Halley; más tarde, en 1.992, se detectó otro arco de choque durante su sobrevuelo del cometa 26P/Grigg-Skjellerup, unos 20.000 km del núcleo.

Los parámetros del plasma medidos por la misión Giotto de la ESA en 1992, durante su sobrevuelo del cometa 26P / Grigg-Skjellerup. De AJ Coates et al, 1997, Journal of Geophysical Research, vol. 102, no. A4, página 7105.

Los parámetros del plasma medidos por la misión Giotto de la ESA en 1.992, durante su sobrevuelo del cometa 26P/Grigg-Skjellerup. De AJ Coates et al, 1.997, Journal of Geophysical Research, vol. 102, no. A4, página 7.105

“La ubicación del arco de choque depende de la actividad del cometa”, explica Hans Nilsson, del Swedish Institute for Space Physics, investigador principal del Ion Composition Analyser Ion – uno de los instrumentos del RPC.

“El cometa 1P/Halley era mucho más activo que el 67P/C-G y el arco de choque estaba mucho más lejos de lo que esperamos encontrar con Rosetta. Por otro lado, 26P/Grigg-Skjellerup era un cometa de relativamente baja actividad y su tasa de producción de gas en el momento del encuentro con Giotto fue similar a la de 67P/C-G en el momento de perihelio”.

Mientras que Rosetta no se aventurará tan lejos del núcleo, el momento de la excursión lejana- seis a ocho semanas después del perihelio – fue planeado de tal manera que el arco de choque vaya a estar más cerca del núcleo.

“Las simulaciones de plasma híbrido indican que el arco de choque debería haberse formado ya y que deberíamos verlo a alrededor de un millar de kilómetros del núcleo”, explica Christoph Koenders, un científico del RPC del Institute for Geophysics and Extraterrestrial Physics de la Technische Universität Braunschweig en Alemania.

“La ubicación exacta del límite depende de la velocidad del viento solar, de la densidad, de la tasa de producción de gas del cometa y del campo magnético interplanetario, y pequeñas variaciones en estos parámetros podría cambiarla considerablemente. Sin embargo, estamos seguros de que vamos a detectar el arco de choque en algún momento durante la excursión”.

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Visualizaciones de una simulación de plasma híbrido de la interacción del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko, a una distancia de 1,3 unidades astronómicas del Sol, que muestran la fuerza del campo magnético en el plano z = 0 (cuadro izquierdo), la densidad (cuadro medio) y la velocidad (cuadro de la derecha) de los protones del viento solar. Adaptado de C. Koenders et al, 2.013, Planetary and Space Science, vol. 87, páginas 85-95.

Durante la excursión lejana que comenzará el 23 de septiembre, los científicos del RPC están planeando muestrear la magnetosfera de 67P/C-G en un rango de distancias desde el núcleo que no han sido sondeadas, midiendo las propiedades de los iones y electrones y el campo magnético en el plasma ambiente. Además del arco de choque, se espera detectar varias otras regiones de transición, tales como una cometopausa y una envoltura magnética cometaria, así como algunos otros límites posibles, que mostrarán todos una firma única en cada una de las mediciones.

Mientras que la resolución temporal de los datos será similar a la obtenida durante anteriores sobrevuelos de otros cometas, la resolución espacial será mejorada en varios órdenes de magnitud gracias a la velocidad mucho menor de Rosetta con respecto al cometa. Además, habrá una oportunidad de estudiar las variaciones temporales del entorno de plasma del cometa, ya que la nave espacial pasará mucho tiempo en cada región de la magnetosfera del cometa.

“Los arcos de choque son un fenómeno omnipresente en la astrofísica y estudiarlos in situ es un gran avance”, dice Matt Taylor, científico del proyecto Rosetta de la ESA.

“Por ejemplo, la misión Cluster de la ESA exploró el arco de choque muy fino de nuestro propio planeta hace unos años, revelando que es un sitio ideal para la aceleración de partículas. Ahora, Rosetta nos permitirá estudiar un arco de choque de un cuerpo celeste muy diferente en gran detalle. Dado que las condiciones en este cometa están en el límite para la formación del arco de choque, tendremos la oportunidad de investigar con gran detalle cómo surgen estos límites”.

Los científicos están ansiosos por usar estos datos para aprender acerca de la formación de las ondas de choque y otros límites en el entorno de plasma de un cometa, y examinar cómo afectan la transferencia de energía y la dirección del viento solar a la atmósfera del cometa. El cometa 67P/C-G ofrece un nuevo entorno que permite estudiar la interacción del viento solar en un contexto que es muy diferente del de un planeta.

FUENTE: http://blogs.esa.int/rosetta/2015/09/18/rosettas-far-excursion-to-study-the-coma-at-large/


Trabajo de Traducción de Alberto Anunziato (Paraná, Entre Rios, Argentina). Colaborador de la Sección Cometas de la LIADA.

Acerca de Luis Mansilla

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

Publicado el 26/09/2015 en Actividad en el 67P/C-G, Estudios del 67P, Exploración cometaria, Exploración detallada de una coma por Rosetta y etiquetado en , , . Guarda el enlace permanente. Comentarios desactivados en Excursión de Rosetta para estudiar la coma del 67P.

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