La nave espacial Solar Orbiter recoge un segundo cometa de la cola

Para una nave espacial diseñada para realizar estudios únicos del Sol, el Solar Orbiter se está haciendo un nombre por sí mismo como una exploración de cometas. Durante varios días centrados entre las 1200 y las 1300 UT del 17 de diciembre de 2021, la nave espacial se encontró volando a través de la cola del cometa C/2021 A1 Leonard.

El encuentro capturó información sobre las partículas y el campo magnético en la cola del cometa. Esto permitirá a los astrónomos estudiar la forma en que un cometa interactúa con el viento solar, un viento cambiante de partículas y un campo magnético que emana del sol y se extiende por todo el sistema solar.

Este cruce fue predicho por Samuel Grant, un estudiante graduado en el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en el University College London. Adaptó un programa informático existente que compara las órbitas de naves espaciales con las de un cometa para incluir los efectos del viento solar y su capacidad para formar la cola de un cometa.

Esta serie de gráficos representa los datos recopilados por el sensor de iones pesados ​​del analizador de viento solar cuando la nave espacial ESA/NASA Solar Orbiter pasó por la cola del cometa Leonard en diciembre de 2021. Los datos abarcan del 11 al 20 de diciembre, con el primer y último gráfico antes y después el tránsito de la cola, respectivamente, se caracteriza por la ausencia de iones ionizados individuales. Mientras cruzaba la cola, el instrumento detectó partículas que se atribuyeron al cometa en lugar del viento solar, por ejemplo, iones de oxígeno, carbono, nitrógeno molecular y moléculas de monóxido de carbono, dióxido de carbono y agua. (Los iones son átomos o moléculas a los que se les ha quitado uno o más electrones y ahora tienen una carga eléctrica neta positiva). Crédito: equipo de ESA/Solar Orbiter/SWA

«Lo ejecuté con el cometa Leonard y Solar Orbiter con algunas conjeturas sobre la velocidad del viento solar. Fue entonces cuando vi que incluso para un rango muy amplio de velocidades del viento solar, parecía que habría un cruce», dice.

En el momento del tránsito, el orbitador solar estaba relativamente cerca de la Tierra después de su paso el 27 de noviembre de 2021 para la maniobra asistida por gravedad que marcó el comienzo de la fase científica de la misión y puso a la nave espacial en curso para su acercamiento. marzo de 2022 para acercarse al Sol. El núcleo del cometa estaba a 44,5 millones de km cerca del planeta. Venus, pero su cola gigante se extendía por el espacio hasta la órbita de la Tierra y más allá.

Este gráfico de datos utiliza los datos de velocidad y dirección del viento solar de los datos del sensor alfa (SWA-PAS) del analizador de viento solar (SWA-PAS) para estimar qué tan cerca se acercará la nave espacial Solar Orbiter de ESA/NASA al centro del cometa C. /2021 A1 La cola de iones de Leonard durante diciembre de 2021. La trama registra qué tan cerca Cada paquete de viento solar detectado por SWA-PAS que se cree que llegó al núcleo del cometa durante su viaje desde el Sol hasta la nave espacial. El eje izquierdo da la escala en unidades astronómicas (au), donde 1 au es la distancia del Sol a la Tierra, y la misma distancia en kilómetros se muestra en el eje derecho.
Los cambios en la velocidad y la dirección del flujo del viento solar son responsables de los cambios en la distancia trazada. Hay brechas cortas de adquisición de datos el 15 y 17 de diciembre. Crédito: ESA/Solar Orbiter/equipo SWA y S. Grant (UCL)

Hasta ahora, la mejor detección de la cola de un cometa del Solar Orbiter provino del grupo de instrumentos Solar Wind Analyzer (SWA). El sensor de iones pesados ​​(HIS) ha medido átomos, iones e incluso moléculas que se atribuyen al cometa en lugar del viento solar.

Los iones son átomos o moléculas a los que se les ha quitado uno o más electrones y ahora llevan una carga eléctrica neta positiva. SWA-HIS detectó iones de oxígeno, carbono, nitrógeno molecular, monóxido de carbono, dióxido de carbono y posiblemente moléculas de agua. «Debido a su pequeña carga, estos iones son claramente de origen cometario», dice Stefano Levi, investigador principal de SWA-HIS del Southwest Research Institute, Texas.

Imágenes compuestas del cometa Leonard del 15 al 16 de diciembre de 2021, capturadas en luz ultravioleta por el instrumento Metis a bordo de la nave espacial ESA/NASA Solar Orbiter. El cometa atravesó el campo de visión con su cola iónica y polvo apuntando hacia el instrumento. Crédito: ESA/Solar Orbiter/Equipo Metis

Cuando un cometa se mueve por el espacio, tiende a envolverlo en el campo magnético del sol. Este campo magnético es transportado por el viento solar, y el devanado provoca discontinuidades a medida que la polaridad del campo magnético cambia bruscamente de norte a sur y viceversa.

Los datos del instrumento magnetómetro (MAG) ya indican estructuras de campo magnético en espiral, pero es necesario realizar más análisis para estar absolutamente seguros. «Estamos en el proceso de investigar algunas de las perturbaciones magnéticas más pequeñas que aparecen en nuestros datos y combinarlas con las mediciones de los sensores de partículas del Solar Orbiter para comprender su posible origen cometario», dice Lorenzo Matini, investigador asociado de MAG del Imperial College London. .

Además de los datos de partículas, el Solar Orbiter también tomó fotografías.

Metis es una vértebra coronal de múltiples longitudes de onda en la órbita solar. Puede hacer observaciones ultravioleta que ven la emisión alfa de Lyman del hidrógeno y puede medir la polarización de la luz visible. Durante los días 15 y 16 de diciembre, capturó la cabeza de un cometa distante simultáneamente en luz visible y ultravioleta. Estas imágenes ahora están siendo analizadas por el equipo del dispositivo. «Las imágenes de luz visible pueden indicar la velocidad a la que un cometa arroja polvo, mientras que las imágenes ultravioleta pueden dar la velocidad a la que se produce agua», dice Alain Corso, co-investigador de Metis en CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Padua. , Italia.

Los datos también fueron capturados por Solar Orbital Heliosphere Imager (SoloHI). Estas imágenes muestran grandes porciones de la cola iónica del cometa tomadas mientras la nave espacial estaba dentro de la cola. A medida que avanza la secuencia de imágenes, se pueden ver cambios en la cola en respuesta a cambios en la velocidad y dirección del viento solar.

Y no fue solo el Orbitador Solar el que monitoreó el cruce. Agencia Espacial Europea / NASA SOHO La misión y la nave espacial STEREO-A de la NASA y la sonda solar Parker estaban observando desde lejos. Esto significa que los astrónomos ahora no solo tienen datos del interior de la cola, sino también imágenes contextuales de estas otras naves espaciales (ver imágenes arriba).

La nave espacial SOHO descubrió el cometa Leonard en el instrumento Lyman Alpha Solar Wind Variation (SWAN). SWAN no mira directamente al sol, sino que pinta todo el cielo con luz ultravioleta y ve el hidrógeno interestelar interactuando con el viento solar. Los mapas se pueden usar para detectar puntos brillantes en luz ultravioleta que indiquen un cometa, por ejemplo, como es el caso aquí. Crédito: SOHO (Agencia Espacial Europea y NASA); W Bonsangre

Los cruces de colas de cometas son eventos relativamente raros. De los descubiertos, la mayoría no se notaron hasta después del evento. La misión Ulysses de ESA/NASA encontró tres colas de cometas, incluyendo C/1996 B2 Hyakutake en mayo de 1996 y C/2006 P1 McNaught a principios de 2007. El mismo orbitador solar también cruzó la cola segmentada del cometa C/2019 Y4. Junio ​​de 2020, poco después del lanzamiento.

Si bien los primeros cruces fueron una sorpresa, los dos encuentros con Solar Orbiter se predijeron con anticipación gracias al código de computadora desarrollado por Geriant Jones, del Laboratorio de Ciencias Espaciales de University College London Mullard, y ampliado por Samuel.

«La gran ventaja es que, básicamente, sin ningún esfuerzo por parte de la nave espacial, puedes tomar muestras de un cometa a una gran distancia. Eso es muy emocionante», dice Samuel, quien ahora busca archivar datos de otras naves espaciales en busca de cruces de colas de cometas. que aún no lo han hecho. Nadie lo ha notado todavía.

El trabajo también ayuda a construir experiencia para La misión Comet Interceptor de la Agencia Espacial Europea, del cual Gerant es el líder del equipo científico. La misión visitará un cometa aún por descubrir, haciendo un sobrevuelo objetivo de tres naves espaciales para crear un perfil 3D de un objeto «dinámicamente nuevo» que contiene material sin procesar que ha sobrevivido desde los albores del sistema solar.

La nave espacial ESA/NASA Solar Orbiter sobrevoló la cola del cometa C/2021 A1 Leonard en diciembre de 2021, recopilando imágenes y datos de partículas solares y de viento en el lugar. Al mismo tiempo, SOHO (ESA/NASA), Parker Solar Probe (NASA) y STEREO-A (NASA) también han estado observando la evolución del cometa desde otros ángulos. El gráfico muestra las posiciones relativas aproximadas de los planetas, cometas y naves espaciales el 17 de diciembre de 2021, no una escala. Se indican campos de visión muy aproximados para los dispositivos seleccionados: SoloHI en el Solar Orbiter y SECCHI en el STEREO-A. Crédito: G. Jones y S. Grant (UCL)

Mientras tanto, los equipos de instrumentos del Solar Orbiter están ocupados analizando los datos del cometa Leonard no solo para ver qué les puede decir sobre el cometa sino también sobre el viento solar.

«Este tipo de ciencia adicional siempre es una parte emocionante de una misión espacial», dice Daniel Muller, científico del proyecto de módulos solares de la ESA. «Cuando se pronosticó el tránsito del cometa Atlas, todavía estábamos calibrando la nave espacial y sus instrumentos. Además, el cometa se fragmentó antes de que llegáramos allí. Pero con el cometa Leonard estábamos casi listos, y el cometa no colapsó».

órbita solar. Crédito: ESA/ATG medialab

En marzo, el Solar Orbiter hace su ruta más cercana al Sol, pero a una distancia de 0,32 AU (alrededor de un tercio de la distancia entre la Tierra y el Sol, o unos 50 millones de km). Es uno de los 20 pases cerca del Sol que ocurrirán durante la próxima década. Esto dará como resultado imágenes y datos sin precedentes, no solo de cerca, sino también de las regiones polares nunca antes vistas del Sol.

“Hay mucho que esperar con Solar Orbiter, apenas estamos comenzando”, dice Daniel.