CON IL FILMATO DELLA FRAMMENTAZIONE

Cometa Atlas, cronaca di una morte annunciata

Usando i telescopi dell’Osservatorio astrofisico di Asiago, un team di quattro astronomi – Federico Manzini, Paolo Ochner, Virginio Oldani e Luigi Bedin – ha documentato per giorni la fine della cometa C/2019 Y4. Due di loro raccontano oggi su Media Inaf cos’è accaduto alla cometa, anche attraverso immagini e un video unico al mondo per risoluzione e per numero di giorni dell’animazione

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Movimento della cometa C/2019 Y4 fra le stelle durante la notte del 3 aprile dalle 20:50 Ut alle 24:00 Ut. Singoli frame di 150 secodni, filtro R. Schmidt 67/92 di Cima Ekar, Asiago. Crediti: F. Manzini, P. Ochner, R. Bedin e V.Oldani

Scoperta a dicembre dello scorso anno, la cometa C/2019 Y4 (Atlas) sembrava che potesse davvero diventare una cometa da ricordare. Si pensava infatti che sarebbe stata abbastanza luminosa a maggio da mettere in scena un bello spettacolo visibile a occhio nudo. Il calcolo dell’orbita della Atlas la faceva avvicinare al Sole più del pianeta Mercurio, fino a circa 38 milioni di km (0.25 Au), e quindi aveva il potenziale per diventare molto luminosa.

Non passava giorno senza che la sua luminosità non aumentasse. In quattro giorni, dal 7 all’11 marzo, aveva guadagnato 0.8 magnitudini e, dal 28 febbraio al 7 marzo, più di una magnitudine. Quindi quasi due magnitudini in una dozzina di giorni. La cometa si stava “accendendo” in tempi rapidi tanto più si avvicinava al Sole, anche se in quei momenti ne distava ancora 270 milioni di km (1.8 Au). Si era formata anche una sottile coda di polveri emesse assieme ai gas contenuti sotto la crosta superficiale del nucleo. I calcoli orbitali mostravano che la cometa Atlas poteva essere un frammento della Grande Cometa del 1844 (C/1844 Y1), visto che le due presentavano parametri orbitali del tutto simili.

Sfortunatamente tutte le aspettative sono andate perse.

Alcuni giorni fa, da quando la luminosità della cometa ha iniziato a diminuire rapidamente, gli astronomi hanno iniziato a sospettare che il nucleo si fosse frammentato in tanti pezzi. I primi allarmi erano suonati il 6 aprile, le stime di luminosità al massimo erano state riviste e qualcuno iniziava a pensare che forse la cometa non sarebbe sopravvissuta al passaggio al perielio.

Quasi contemporaneamente, gli astronomi Quanzhi Ye (Univ. Maryland), Qicheng Zhang (Caltech) hanno postato un rapporto su The Astronomer’s Telegram (ATel, una bacheca di osservazioni astronomiche pubblicate da scienziati accreditati) con il titolo “Possibile disintegrazione della cometa C/2019 Y4 (ATLAS)”. I loro risultati mostravano come la chioma della cometa si stesse rapidamente allungando, suggerendo che il nucleo della cometa stava iniziando a frammentarsi. Le conferme si sono poi succedute a ritmo rapido, quando le immagini della Atlas hanno rivelato che il suo nucleo si era inizialmente spezzato in almeno tre pezzi.

Composizione RVB di riprese nei tre filtri il 3 aprile. Il nucleo della cometa Atlas è circondato da una chioma estesissima di CN che appare verde per l’interazione con la radiazione solare. Il campo inquadrato è di circa un milione e 300mila km. Schmidt 67/92 di Cima Ekar, Asiago (Inaf Padova). Crediti: F. Manzini, P. Ochner, R. Bedin e V. Oldani

Non è ancora esattamente chiaro cosa abbia causato la rottura della cometa, ma tutto ciò è stato probabilmente l’inizio della fine per la nostra Atlas. La cometa continua a mostrare segni progressivi di frammentazione e sembra dissolversi lentamente nello spazio interplanetario. In effetti potrebbe non esserci più nulla già quando la cometa sarà al suo momento più vicino al Sole, il 31 maggio.

L’analisi raccontata in queste pagine del passaggio della cometa Atlas – svolta nell’ambito di un programma scientifico organizzato da chi scrive (Federico Manzini) con la disponibilità dei telescopi dell’Osservatorio astrofisico di Asiago (Inaf Padova), alla Stazione astronomica di Sozzago (Sas, Novara) e all’Osservatorio di Tradate (Foam13, Varese) – era già iniziata il 18 febbraio dalla Sas, quando ancora la cometa era di quindicesima magnitudine e distava quasi 330 milioni di km (2.2 Au) dal Sole. Proprio dal 6 aprile la chioma interna ha iniziato a mostrare segno di non essere più puntiforme. Con il passare dei giorni, sono poi venuti alla luce più di una dozzina di frammenti, alcuni dei quali hanno avuto durata effimera, tanto da non essere più visibili dopo un giorno.

All’Osservatorio astrofisico di Asiago la Atlas è stata seguita con tutti gli strumenti e anche con il telescopio Galileo dell’Università di Padova, che ha fornito spettri di eccezionale qualità con la presenza di una grandissima quantità di CN (gas cianogeno, un cianuro abbastanza comune nelle comete), di NH e di NH2, radicali ammonio. Ciò aveva fatto supporre che il nucleo fosse poco denso e desse fondo al suo contenuto di gas con una degassificazione imponente, che aveva appunto fatto aumentare la luminosità globale della cometa.

In poche parole, nello spettro di una cometa si possono vedere le linee di emissione di alcuni composti gassosi emessi dal nucleo. Negli spettri che coprono lunghezze d’onda dell’intervallo visibile, alcune specie possono creare linee di emissione nel range spettrale analizzato; la presenza è la prova diretta della loro stessa esistenza nella chioma cometaria. Tra i composti che hanno linee spettrali nel visibile, tipicamente il CN è il più facile da rilevare, nel blu-ultravioletto, assieme al C2 e al C3 nel verde. Il CN è un gas costituito da atomi di carbonio e azoto legati assieme a formare un composto dalla formula molecolare (CN)2. È una molecola tossica, se inalata, con formula di struttura N≡C-C≡N. Ed è un indicatore importante della presenza di gas nelle comete.

Spettro della cometa C/2019 Y4 ripreso il 19 marzo 2020. Intensissima la riga del CN a 388 nm, ma ben visibili anche le successive bande cel C2 e del C3 e diverse righe afferenti a NH e ad NH2. Il rapporto di CN con le altre righe è elevatissimo, e indica una grande degassificazione degli elementi gassosi del nucleo. Telescopio Galileo da 122 cm, Asiago. Crediti: F. Manzini, P. Ochner, R. Bedin e V.Oldani

Nel caso della Atlas, l’11 marzo la presenza di CN era circa 10 volte la media di tutti gli altri elementi, ma era salita a 27 volte nell’ultima decade di marzo, per poi scendere a 15 volte all’inizio di aprile e arrivare al valore più comune di 10 volte nei momenti in cui si iniziava a vedere la frammentazione del nucleo. Quindi quasi tutto il gas nella testa della cometa era stato liberato. Questo fenomeno era già stato osservato in precedenza per altre comete, ma era valido soprattutto per il caso della Kohoutek (C/1973 F) – che era addirittura stata dichiarata la “cometa del secolo”, lasciando poi delusi gli appassionati quando le sue riserve di gas erano venute a mancare e la luminosità era scemata a livelli molto più bassi.

Gli spettri della Atlas sono stati raccolti con il telescopio Galileo, mentre il telescopio Schmidt 67/92 di cima Ekar, dell’Inaf di Padova, ha seguito l’attività del nucleo cometario con una risoluzione elevatissima, penetrando all’interno della chioma per arrivare a separare i singoli frammenti del nucleo visibili a partire dal 6 aprile e forse anche prima.

Stack delle immagini del 2 aprile 2020. L’immagine mostra quanto sia estesa la chioma della cometa (campo inquadrato di circa 1300000 km). La presenza della coda è appena accennata. La chioma interna appare già elongata, il che è indicazione di una possibile successiva frattura del nucleo. Schmidt 67/92 di Cima Ekar, Asiago. Crediti: F. Manzini, P. Ochner, R. Bedin e V.Oldani

Tutte le immagini hanno permesso di studiare il movimento relativo dei frammenti e di escludere la loro formazione a seguito di una “esplosione” del nucleo, ma di supporre piuttosto una fissione per velocità rotazionale, come già era accaduto alcuni anni prima per la cometa C/2011 J2. Le immagini sono poi state montate per produrre un video, unico al mondo, del movimento dei frammenti. La risoluzione su questo video è di 160 km per pixel sul piano del cielo alla distanza della cometa.

Uno studio preliminare del movimento dei frammenti principali mostrerebbe una velocità relativa di allontanamento attorno a 10 m/s sul piano del cielo, corrispondenti a circa 14 m/s reali se si considerano le condizioni geometriche dell’osservazione.

Poichè la Atlas si muove velocemente fra le stelle durante le singole pose e il telescopio insegue questo movimento, ne deriva che le stelle fotografate nel campo lasciano tracce colorate, perche ogni posa è stata ottenuta con un filtro diverso. Il colore verde intenso della chioma cometaria è invece dovuto alla emissione delle righe del CN proprio in questa banda dello spettro.

Le riprese che vedete in fondo a questo articolo sono state eseguite la sera del 3 aprile; il campo inquadrato ha un lato di un milione e trecento mila km alla distanza della cometa. Per studiare l’andamento dell’emissione dei gas da parte del nucleo, le immagini originali sono state trattate anche con un processo che permette di evidenziare la struttura delle isofote, molto rade alla periferia della chioma, ma anche molto addensate in prossimità delle zone nucleari che appaiono già elongate come se il processo di disgregazione del nucleo fosse già iniziato.

Guarda il filmato della frammentazione:

Il video è stato montato con una serie di immagini ottenute nei giorni indicati in sovraimpressione. Si tratta di somme di immagini riprese durante la notte, con filtro Rj, pertanto può capitare che in qualche frame vi siano tracce stellari perchè il telescopio inseguiva il moto della cometa Atlas. Le riprese originali sono state riscalate 4x e mostrano una risoluzione tra I 170 km/pixel e I 160 km/pixel (ultimi giorni). Come punto di riferimento per ricentrare l’animazione è stato preso il frammento più persistente nel tempo. Solo un  trattamento passa alto multiscala ha permesso di evidenziare i singoli frammenti. Crediti: Federico Manzini/Stazione astronomica di Sozzago; Paolo Ochner/Univ. Padova; Luigi R. Bedin/Inaf Padova; Virginio Oldani/Stazione astronomica di Sozzago. I dati originali del video derivano da immagini riprese in Rj allo Schmidt 67/92 di Cima Ekar, Asiago