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pubblicato il 23 gennaio 2013 in spazio

Incontro ravvicinato con una cometa

Introduzione
Il 2013 sarà certamente ricordato come l’anno degli asteroidi e delle comete. Questi oggetti minori del Sistema Solare sapranno catalizzare l’attenzione della comunità astronomica, ma anche del grande pubblico, con numeri pirotecnici da far mancare il respiro. Per cominciare il 15 febbraio la Terra vivrà un momento da brivido: il passaggio dell’asteroide 2012 DA14, un gigante del diametro di circa 50 metri e del peso di 130.000 tonnellate. La Terra sentirà proprio il suo fiato sul collo, infatti, l’asteroide passerà a una distanza dalla superficie terrestre di appena 36.000 chilometri, al di sotto dell’orbita dei satelliti geostazionari, non rappresentando comunque una minaccia per il nostro pianeta. Tra marzo e aprile verrà a farci visita la cometa C/2011 L4 PanSTARRS, passando a oltre 50 milioni di chilometri dalla Terra. E per finire, verso il termine del 2013 assisteremo a uno spettacolo che si preannuncia  mirabolante: il passaggio della cometa ISON che, secondo la comunità astronomica, sarà la cometa più luminosa del secolo, arrivando a essere luminosa quanto la Luna e quindi visibile anche di giorno. Insomma le comete la faranno da padroni nel 2013!

La cometa Panstarrs
C/2011 L4 Pan-STARRS è una cometa non periodica, scoperta a giugno 2011 dal telescopio Pan-STARRS a Haleakala in Maui. La conferma venne effettuata dall’astronomo Richard Wainscoat e dallo studente Marco Micheli utilizzando il Canada-France-Hawaii Telescope a Mauna Kea nelle Hawaii.

La prima immagine della cometa C/2011 L4 (PANSTARRS) presa dal telescopio Pan-STARRS 1 delle Hawaii.  Crediti: Institute for Astronomy/University of Hawaii/Pan-STARRS

La prima immagine della cometa C/2011 L4 (PANSTARRS) presa dal telescopio Pan-STARRS 1 delle Hawaii.
Crediti: Institute for Astronomy/University of Hawaii/Pan-STARRS

La cometa ha un’orbita parabolica, questo vuol dire che una volta avvicinatasi al Sole non vi farà più ritorno. A marzo 2013 raggiungerà il perielio, ossia la minima distanza dal Sole, arrivando a circa 50 milioni di chilometri dalla nostra stella (0,30 unità astronomiche = distanza che separa la Terra dal Sole), circa la stessa distanza di Mercurio dal Sole. Ovviamente data la distanza, non ci sarà il minimo pericolo per il nostro pianeta. Sarà probabilmente visibile anche a occhio nudo, con un picco in magnitudine compreso tra +1 e -1, simile alla magnitudine di Sirio, la stella più luminosa del cielo notturno. I ricercatori dell’osservatorio di Mauna Kea però sono cauti su questo ultimo punto, dato che predire la luminosità delle comete è notoriamente difficile, dopo che numerose comete nel passato non sono riuscite a raggiungere la luminosità prevista. Quel che si sa è che sarà visibile da entrambi gli emisferi, ma probabilmente in quello boreale sarà relativamente bassa sull’orizzonte e quindi  potrebbe risultare difficilmente visibile. Ma perché le comete diventano luminose in prossimità del Sole? Da dove provengono? E da cosa sono costituite?

Anatomia di una cometa
Procediamo per gradi e cerchiamo di capire che cos’è una cometa. Spesso viene erroneamente definita una stella cometa. Di una stella ha ben poco, tolto la sua chioma luminosa, da cui deriva il nome cometa (kométes, cioè chiomato). Una cometa è un oggetto celeste relativamente piccolo, simile a un asteroide ma composto prevalentemente di ghiaccio. Nel Sistema solare, le orbite delle comete si estendono oltre quella di Plutone. Le comete che entrano nel Sistema Solare interno, e si rendono quindi visibili a occhi umani, hanno spesso orbite ellittiche. Si pensa che le comete siano dei residui rimasti dalla condensazione della nebulosa da cui si formò il Sistema Solare: le zone periferiche di tale nebulosa sarebbero state abbastanza fredde da permettere all’acqua di trovarsi in forma solida.

Nucleo
Il nucleo di una cometa, comunemente considerato una palla di neve sporca, è composto da roccia, polvere e ghiacci d’acqua. Il ghiaccio trattiene, imprigionati al suo interno, una mescolanza di gas solidificati, tra i quali monossido di carbonio, anidride carbonica, metano, ammoniaca e anche atomi di carbonio e zolfo. Le dimensioni possono variare da centinaia di metri a decine di chilometri. Ad esempio, il nucleo della cometa di Halley ha una forma ellissoidale con l’asse maggiore lungo 15 chilometri. Il Guinness dei primati è della cometa Hale Bopp, divenuta famosa nella primavera del 1997 quando, grazie all’elevata luminosità, è divenuta visibile ad occhio nudo. Da misure effettuate sul quantitativo di gas e polveri emessi, sembra che Hale Bopp fosse costituita da un nucleo gigantesco, che si aggirava intorno ai 40 chilometri di diametro. Qualsiasi siano le dimensione del nucleo, durante il passaggio della cometa nelle regioni interne del sistema solare, il calore del Sole provoca la sublimazione del ghiaccio, ossia il passaggio diretto dallo stato solido a quello gassoso. In realtà è interessato dalla sublimazione solo l’emisfero rivolto al Sole, come si può constatare nel caso della cometa Hartley2 recentemente osservata dalla sonda EPOXI. L’emissione di gas e polvere avviene solamente dall’estremità esposta al Sole. Si possono osservare delle fessure attive del nucleo da cui fuoriescono i gas che danno origine alla chioma.

Il nucleo della cometa Hartley 2 ripreso dalla sonda EPOXI da una distanza di appena 700 chilometri. Crediti: UMD/JPL/NASA

Il nucleo della cometa Hartley 2 ripreso dalla sonda EPOXI da una distanza di appena 700 chilometri.
Crediti: UMD/JPL/NASA

Anche se si pensa sempre che le comete siano luminose, i nuclei cometari sono tra gli oggetti più scuri del Sistema solare. La sonda Deep Space 1 ha rivelato che la superficie della cometa Borrelly riflette circa il 3% della luce del Sole, molto più scura del comune asfalto in grado di riflettere il 7% della luce incidente.

La cometa Borrelly fotografata dalla sonda Deep Space 1. Crediti: NASA

La cometa Borrelly fotografata dalla sonda Deep Space 1.
Crediti: NASA

Chioma e Coda
Quando la cometa, lungo la sua orbita, viene a trovarsi in prossimità del Sole, gli strati ghiacciati più esterni sublimano, passano cioè dallo stato solido a gassoso istantaneamente senza sperimentare la fase liquida. Le correnti di polvere e gas prodotte formano una spessa, ma rarefatta, atmosfera attorno al nucleo, chiamata chioma, e una coda che punta in direzione opposta al Sole. Chioma e coda diventano luminose a causa della riflessione della luce incidente e della ionizzazione dei gas per effetto del vento solare. La chioma può raggiungere anche le dimensioni del Sole. Le comete presentano sempre due code separate, prodotte dalla polvere e il gas. La polvere, più pesante del gas, crea un coda leggermente incurvata rispetto alla direzione del nucleo; il gas, più leggero e sensibile all’effetto del vento solare, dà origine a una coda diritta, in direzione opposta al Sole. A seconda della configurazione tra Terra e cometa, a volte le due code sembrano essere in direzione opposte rispetto al nucleo, oppure la coda di polvere sembra svilupparsi in entrambi i lati rispetto al nucleo (anti-coda) (Vedi immagine Cometa Lulin). Le code possono raggiungere enormi estensioni, superiori a 1 unità astronomica.

La coda e anticoda di polvere della cometa Lulin Credit: Joseph Brimacombe

La coda e anticoda di polvere della cometa Lulin Crediti: Joseph Brimacombe

La cometa: portatrice di vita
Nel 2006 vennero pubblicati sulla rivista Science sette articoli che riportavano l’annuncio della scoperta, da parte della sonda Stardust, di lunghe molecole organiche nei grani di polvere della coda della cometa Wild 2.  I grani, delle dimensioni di 100 micrometri, sono stati catturati con un metodo ingegnoso: la sonda Stardust era dotata di uno speciale filtro costituito da areogel, una sostanza porosa, detta anche fumo blu, in grado di intrappolare i minuscoli gradi di polvere cometaria.

L'aerogel mostrato da un ricercatore della NASA. Crediti: NASA/JPL-Caltech

L’aerogel mostrato da un ricercatore della NASA. Crediti: NASA/JPL-Caltech

Questa scoperta rappresenta una possibile prova a sostegno della famosa teoria della panspermia secondo la quale la vita sulla Terra ha avuto un’origine extraterrestre, poiché le molecole organiche, alla base della vita, sarebbero state portate proprio dalle comete. La panspermia sarebbe in grado di spiegare i tempi rapidi con i quali è comparsa la vita sulla Terra, come mostrato dai fossili stromatoliti, aggregati di batteri, datati 3,8 miliardi di anni. La vita sarebbe apparsa circa 500 milioni di anni dopo la formazione delle rocce più antiche finora conosciute (datate 4,3 miliardi di anni). Alcuni ricercatori sostengono che sia un tempo troppo breve affinché la Terra si sia potuta raffreddare in modo da poter ospitare acqua allo stato liquido, elemento essenziale per la nascita della vita. Sempre secondo questa teoria i semi della vita sarebbero sparsi nell’universo, quindi non è escluso che lo stesso fenomeno sia avvenuto anche su altri pianeti, in altri sistemi planetari. La scoperta della presenza di molecole organiche nella coda della cometa Wild-2 ha conferito maggiore risalto e aumentato le aspettative sulla missione europea Rosetta, in viaggio verso la cometa 67 P/Churyumov- Gerasimenko, dove giungerà nel 2014. Rosetta sarà la prima missione in grado di fare atterrare un lander (dal nome Philae) sul suolo di una cometa.

La sonda Rosetta e il lander Philae all'arrivo sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

La sonda Rosetta e il lander Philae all’arrivo sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Philae scaverà tra i ghiacci e analizzerà sul posto il materiale estratto e determinerà l’esatta composizione chimica del nucleo. Le sorprese dunque non mancheranno, è solo questione di tempo!

Curiosità: le comete e la scoperta del vento solare
Lungo la loro orbita intorno al Sole, le comete mostrano code che puntano sempre in direzione opposta al Sole. Nel 1950 lo scienziato tedesco Ludwig Biermann spiegò che ciò avveniva a causa del vento solare, un flusso costante di plasma (gas costituito da particelle cariche) emesso dal Sole, in grado di spingere lontano le particelle ghiacciate della cometa, formando così la coda.

Crediti: NASA

Crediti: NASA

Se l’intensità del vento solare aumenta, si può anche verificare un evento di disconnessione della coda, che si spezza, perdendo nello spazio parte di sé. Tale fenomeno non è assolutamente raro: l’evento più famoso è stato ripreso dal telescopio STEREO quando la coda della cometa Encke si è spezzata dopo essere stata investita da un getto di massa coronale proveniente dal Sole  (Vedi immagine Cometa Encke).

A cura di Simona Romaniello Astrofisica e divulgatrice scientifica, per il Planetario di Torino si occupa di formazione e di sviluppo e allestimenti museali.

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