ECCO COME UNA COMETA SCAGLIA GAS E POLVERI NELLO SPAZIO

Nella spirale della Neowise

Osservazioni in alta risoluzione condotte con il telescopio Gemini North tra fine luglio e inizio agosto hanno permesso di rilevare i getti di gas e polveri emessi dal nucleo della cometa Neowise. Studiandone l'evoluzione temporale gli astronomi sono riusciti a determinare il periodo di rotazione del nucleo della cometa. Gas e polveri lasciano il nucleo della Neowise seguendo una traiettoria a spirale, segno che esiste almeno una regione molto attiva

     26/08/2020
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La rotazione di Neowise mostrata attraverso una sequenza ripetuta di otto immagini ottenute dal telescopio Gemini North. Le immagini risalgono al primo agosto 2020 e sono state acquisite con lo spettrografo multioggetto Gemini in un periodo di 1,5 ore. Crediti: International Gemini Observatory / NoirLab/ Nsf/ Aura / M. Drahus / P. Guzik / J. Pollard

Nei nuclei delle comete l’attività di sublimazione degli elementi volatili – per lo più ghiaccio d’acqua – è all’origine della formazione della chioma e delle code che questi corpi celesti mostrano. L’attività cometaria però non avviene in modo uniforme: nel nucleo ci sono zone dove il processo di sublimazione è più intenso. Un esempio classico è quello della cometa di Halley: nel 1986 la sonda dell’Esa Giotto ha mostrato l’esistenza di zone ad alta attività sul nucleo, caratterizzate dall’emissione di imponenti getti di gas e polveri diretti verso il Sole. A causa della rotazione del nucleo i getti diventano inattivi – o riducono fortemente la propria attività – una volta che si vengono a trovare nell’emisfero notturno e riprendono a pieno regime quando ritornano nell’emisfero diurno. Anche la cometa Neowise (C/2020 F3), recentemente passata al perielio e rimasta visibile a occhio nudo per tutto il mese di luglio non sfugge a questa “regola”. Sappiamo che il nucleo di questa cometa ha un diametro di circa 5 km, ma per rilevare l’eventuale esistenza di zone ad alta attività sul nucleo – che resta invisibile anche ai più grandi telescopi – sono necessarie sequenze prolungate di immagini in alta risoluzione in grado di mettere in evidenza i getti di gas e polveri prima che si disperdano a formare la chioma della cometa.

L’impresa è riuscita – fra gli altri – a due astronomi polacchi, Michal Drahus e Piotr Guzik dell’Università Jagellonica di Cracovia, che per le loro osservazioni hanno avuto accesso al telescopio Gemini North (del diametro di 8 metri), sito sul Maunakea, nelle Hawaii. Insieme ai colleghi del loro team, i due astronomi hanno ripreso immagini del nucleo della Neowise dal 28 luglio al 10 agosto. La sequenza di immagini della figura qui sotto mostra i getti di gas che, muovendosi secondo una traiettoria a spirale, stanno lasciando il nucleo. L’evoluzione temporale dei getti – di cui si può vedere una animazione nel video qui sopra – ha permesso di stimare il periodo di rotazione del nucleo, pari a 7,58 ore con un’incertezza di più o meno 2 minuti. Questo valore è coerente con quanto stimato in precedenza da altri osservatori. Il risultato sul periodo di rotazione del nucleo è stato comunicato alla comunità con l‘ATel #13945, cui seguirà l’articolo scientifico vero e proprio. Si tratta di un risultato molto interessante perché sono pochi i nuclei cometari di cui si conosce il periodo, ottenuto senza poter vedere direttamente il nucleo. Cerchiamo di capire come si forma la struttura a spirale che caratterizza la parte interna della chioma della Neowise.

Immagini della cometa Neowise ottenute con il telescopio Gemini North, che si trova sul Maunakea (Hawaii), nella notte del 1 agosto 2020. Questa sequenza è stata ottenuta utilizzando il Gemini Multi-Object Spectrograph con un filtro a 468 nm e migliorata digitalmente utilizzando un algoritmo dedicato. Il campo di vista è di 2 minuti d’arco (cliccare per ingrandire). Crediti: International Gemini Observatory / NoirLab/ Nsf/ Aura / M. Drahus / P. Guzik / J. Pollard

In generale, la maggior parte del materiale di un getto di gas e polveri si espande radialmente dalla superficie del nucleo e l’aspetto di queste strutture nella chioma dipende fortemente sia dalla geometria di vista dell’osservatore sia dallo stato di rotazione del nucleo. La sorgente di un getto che si trova a una data latitudine spazzerà un cono di rotazione, con asse coincidente con quello di rotazione del nucleo. Se la Terra si trova direttamente sull’asse di questo cono, le strutture che si osservano hanno l’aspetto di una spirale di Archimede, ossia una spirale in cui la distanza fra bracci successivi resta costante. L’effetto, per certi versi, è simile a quello che si ottiene quando si mette in funzione un irrigatore rotante da giardino.

La spirale attorno al nucleo sarà completa se la sorgente è sempre attiva, oppure consisterà di una serie di archi concentrici se la sorgente è resa inattiva dal passaggio nell’emisfero notturno. Se la Terra si trova al di fuori dell’asse del cono, allora il getto in uscita dal nucleo sembrerà oscillare avanti e indietro, oppure si potrà formare una struttura radiale a ventaglio. Delle strutture radiali nella chioma possono formarsi anche quando i getti si trovano su un nucleo in lenta rotazione su se stesso, o se la regione attiva è vicina al polo di rotazione. Come si vede, lo studio dei getti emessi dal nucleo permette di avere delle informazioni fisiche sul nucleo difficilmente ottenibili altrimenti.

Nel caso della Neowise la struttura a spirale fa pensare che l’asse di rotazione, nel periodo delle osservazioni, puntasse più o meno verso l’osservatore e che la sorgente sia sempre rimasta attiva, almeno per quanto riguarda l’emissione di gas che è la componente studiata al telescopio Gemini North. Una struttura dei getti molto simile fu mostrata anche dalla cometa Hale-Bopp, visibile nei nostri cieli nel biennio 1996-1997.

Guarda l’animazione sul canale YouTube del NoirLab: