45P, el cometa extravagante

Comet 45P/Honda-Mrkos-Pajdušáková is captured using a telescope on December 22 from Farm Tivoli in Namibia, Africa. Credits: Gerald Rhemann

Cuando el cometa 45P pasó por la Tierra a principios de 2017, los investigadores que observaron desde el IRTF (InfraRed Telescope Facility, NASA) en Hawaii le dieron un profundo examen astronómico. Los resultados ayudan a completar los detalles cruciales sobre los hielos en los cometas de la familia Júpiter y revelan que el peculiar 45P no coincide con ningún cometa estudiado hasta ahora.

La instalación del Telescopio Infrarrojo de la Nasa (IRTF) es un telescopio de 3m optimizado para la astronomía infrarroja y localizado en el observatorio de Mauna Kea en Hawaii. Se construyó para dar soporte a las misiones Voyager  y ahora es la Instalación Nacional de Astronomía Infrarroja de USA, proporcionando apoyo continuo a aplicaciones planetarias, de vecindario solar y espacio profundo. El IRTF es operado por la Universidad de Hawaii bajo un acuerdo cooperativo con la NASA. Las reglas de asignación de tiempo del IRTF estipulan que el 50% de las observaciones se dediquen a ciencias planetarias.

El equipo de este IRTF, al igual que un médico que registra los signos vitales, midió los niveles de nueve gases liberados del núcleo helado en la delgada atmósfera del cometa o coma. Varios de estos gases suministran bloques de construcción para aminoácidos, azúcares y otras moléculas biológicamente relevantes. De particular interés fueron el monóxido de carbono y el metano, que son tan difíciles de detectar en los cometas de la familia Júpiter que solo han sido estudiados algunas veces anteriormente.

Todos los gases se originan en la mezcolanza de hielos, rocas y polvo que forman el núcleo. Se cree que estos hielos nativos tienen pistas sobre la historia del cometa y cómo ha estado envejeciendo.

“Los cometas conservan un registro de las condiciones del sistema solar primitivo, pero los astrónomos piensan que algunos cometas podrían preservar esa historia más completa que otros”, dijo Michael DiSanti, astrónomo del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autor principal del nuevo estudio en el Astronomical Journal.

El cometa, oficialmente llamado 45P / Honda-Mrkos-Pajdušáková, pertenece a la familia de cometas Júpiter, orbitadores frecuentes que giran alrededor del Sol cada cinco o siete años. Se sabe mucho menos sobre los hielos nativos en este grupo que en los cometas de larga distancia de la nube de Oort.

Para identificar hielos nativos, los astrónomos buscan huellas digitales químicas en la parte infrarroja del espectro, más allá de la luz visible. DiSanti y sus colegas realizaron sus estudios utilizando el espectrógrafo de alta resolución iSHELL recientemente instalado en el IRTF en la cumbre de Mauna Kea. Con iSHELL, los investigadores pueden observar muchos cometas que solían considerarse demasiado débiles.

El rango espectral del instrumento permite detectar muchos hielos vaporizados a la vez, lo que reduce la incertidumbre al comparar las cantidades de diferentes hielos. El instrumento cubre longitudes de onda que comienzan en 1.1 micrómetros en el infrarrojo cercano (el rango de gafas de visión nocturna) hasta 5.3 micrómetros en la región del infrarrojo medio.

iSHELL también tiene un poder de resolución lo suficientemente alto como para separar las huellas infrarrojas que se juntan en la longitud de onda. Esto es particularmente necesario en los casos de monóxido de carbono y metano, ya que sus huellas en los cometas tienden a superponerse con las mismas moléculas en la atmósfera de la Tierra. La combinación de alta resolución de iSHELL y la capacidad de observar durante el día en el IRTF es ideal para estudiar cometas, especialmente los cometas de período corto.

Mientras observaba durante dos días a principios de enero de 2017, poco después del acercamiento más cercano al Sol 45P, el equipo realizó mediciones robustas de agua, monóxido de carbono, metano y otros seis hielos nativos. Para cinco hielos, incluido el monóxido de carbono y el metano, los investigadores compararon los niveles en el lado bañado por el sol del cometa con el lado sombreado. Los hallazgos ayudaron a llenar algunos vacíos pero también plantearon nuevas preguntas.

Los resultados revelan que 45P tiene un nivel tan bajo de monóxido de carbono congelado, que oficialmente se considera agotado. Por sí solo, esto no sería demasiado sorprendente, porque el monóxido de carbono se escapa fácilmente al espacio cuando el Sol calienta un cometa. Pero es casi tan probable que escape metano, por lo que un objeto que carezca de monóxido de carbono debería tener poco metano. 45P, sin embargo, es rico en metano y es uno de los cometas raros que contiene más metano que el hielo de monóxido de carbono.

Es posible que el metano quede atrapado dentro de otro hielo, por lo que es más probable que se quede. Pero los investigadores creen que el monóxido de carbono podría haber reaccionado con hidrógeno para formar metanol. El equipo descubrió que 45P tiene una proporción de metanol congelado mayor que el promedio.

Cuando tuvo lugar esta reacción, hay otra pregunta, una que llega al corazón de la ciencia de los cometas. Si el metanol se produjo en granos de hielo primordial antes de que se formara 45P, entonces el cometa siempre ha sido así. Por otro lado, los niveles de monóxido de carbono y metanol en coma podrían haber cambiado con el tiempo, especialmente porque los cometas de la familia Júpiter pasan más tiempo cerca del Sol que los cometas de la nube de Oort.

El equipo ahora está en el caso para descubrir cuán típicos podrían ser sus resultados entre cometas similares. 45P fue el primero de cinco cometas de período tan corto que están disponibles para estudiar en 2017 y 2018. En los talones de 45P se encontraban los cometas 2P / Encke y 41P / Tuttle-Giacobini-Kresak. El próximo verano y otoño es 21P / Giacobini-Zinner, y más tarde vendrá 46P / Wirtanen, que se espera que permanezca dentro de 10 millones de millas (16 millones de kilómetros) de la Tierra durante la mayor parte de diciembre de 2018.

Este es sólo el primero de los resultados de iSHELL que están por venir.  😛

Fuente: Nasa Goddar Space Flight Center

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