Solar Orbiter agafa un segon cometa per la cua

Per a una nau espacial dissenyada per dur a terme estudis únics del Sol, Solar Orbiter també s’està fent un nom explorant cometes. Durant uns quants dies centrats a les 1200-1300 UT el 17 de desembre de 2021, la nau espacial es va trobar volant per la cua del cometa C/2021 A1 Leonard.

La trobada va capturar informació sobre les partícules i el camp magnètic presents a la cua del cometa. Això permetrà als astrònoms estudiar la manera com el cometa interacciona amb el vent solar, un vent variable de partícules i camp magnètic que emana del Sol i escombra el sistema solar.

La travessia l’havia predit Samuel Grant, un estudiant de postgrau del Mullard Space Science Laboratory de la University College London. Va adaptar un programa informàtic existent que comparava òrbites de naus espacials amb òrbites de cometes per incloure els efectes del vent solar i la seva capacitat per donar forma a la cua d’un cometa.

“Ho vaig executar amb el cometa Leonard i Solar Orbiter amb algunes conjectures sobre la velocitat del vent solar. I va ser llavors quan vaig veure que fins i tot per a una gamma bastant àmplia de velocitats del vent solar semblava que hi hauria un encreuament”, diu.

En el moment de la travessia, Solar Orbiter era relativament a prop de la Terra després d’haver passat el 27 de novembre de 2021 per a una maniobra d’assistència per gravetat que va marcar l’inici de la fase científica de la missió i va posar la nau espacial en marxa per a la seva aproximació propera al Sol el març de 2022. El nucli del cometa es trobava a 44,5 milions de quilòmetres de distància, a prop del planeta Venus, però la seva cua gegant s’estenia per l’espai fins a l’òrbita de la Terra i més enllà.

Fins ara, la millor detecció de la cua del cometa des de Solar Orbiter ha vingut de la suite d’instruments Solar Wind Analyzer (SWA). El seu sensor d’ions pesats (HIS) mesurava clarament àtoms, ions i fins i tot molècules atribuïbles al cometa més que al vent solar.

Els ions són àtoms o molècules que s’han despullat d’un o més electrons i ara porten una càrrega elèctrica positiva neta. SWA-HIS va detectar ions d’oxigen, carboni, nitrogen molecular i molècules de monòxid de carboni, diòxid de carboni i possiblement aigua. “A causa de la seva petita càrrega, tots aquests ions són clarament d’origen cometari”, diu Stefano Livi, investigador principal de SWA-HIS del Southwest Research Institute, Texas.

Quan un cometa es mou per l’espai, tendeix a envoltar el camp magnètic del Sol. Aquest camp magnètic està sent transportat pel vent solar, i el drapatge crea discontinuïtats on la polaritat del camp magnètic canvia bruscament de nord a sud i viceversa.

Les dades de l’instrument del magnetòmetre (MAG) sí que suggereixen la presència d’aquestes estructures de camp magnètic cobertes, però hi ha més anàlisis per fer per estar-ne del tot segur. “Estem en procés d’investigar algunes pertorbacions magnètiques a menor escala observades a les nostres dades i combinar-les amb mesures dels sensors de partícules de Solar Orbiter per entendre el seu possible origen cometari”, diu Lorenzo Matteini, coinvestigador de MAG de l’Imperial College de Londres. .

A més de les dades de partícules, Solar Orbiter també va adquirir imatges.

Metis és el coronògraf de diverses longituds d’ona de Solar Orbiter. Pot realitzar observacions ultravioletes que veuen l’emissió alfa de Lyman produïda per l’hidrogen, i pot mesurar la polarització de la llum visible. Durant els dies 15 i 16 de desembre va capturar el cap llunyà del cometa simultàniament amb llum visible i ultraviolada. Aquestes imatges estan sent analitzades ara per l’equip de l’instrument. “Les imatges de llum visible poden indicar la velocitat a la qual el cometa expulsa pols, mentre que les imatges ultraviolada poden donar la taxa de producció d’aigua”, diu Alain Corso, coinvestigador de Metis al CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Pàdua. , Itàlia.

El Solar Orbiter Heliospheric Imager (SoloHI) també va capturar dades. Aquests imatges mostren grans parts de la cua d’ions del cometa preses mentre la nau espacial estava dins de la cua. A mesura que avança la seqüència d’imatges, es poden veure canvis en la cua en resposta a les variacions en la velocitat i direcció del vent solar.

I no només Solar Orbiter estava observant la travessia. El ESA/NASA SOHO missió i STEREO-A de la NASA i Sonda solar Parker les naus espacials observaven des de lluny. Això vol dir que ara els astrònoms no només tenen dades de l’interior de la cua, sinó que també tenen imatges contextuals d’aquestes altres naus espacials (vegeu la galeria d’imatges més amunt).

Els encreuaments de cua de cometes són esdeveniments relativament rars. De les que s’han detectat, la majoria només s’han detectat després de l’esdeveniment. La missió Ulysses de l’ESA/NASA es va trobar amb tres cues d’ions de cometes, inclosa la de C/1996 B2 Hyakutake el maig de 1996, i la C/2006 P1 McNaught a principis de 2007. El mateix Solar Orbiter va creuar la cua de fragmentació c.omet C/2019 Y4 ATLAS al maig i juny de 2020, poc després del llançament.

Mentre que les primeres travessies van ser una sorpresa, les dues trobades de Solar Orbiter es van predir amb antelació gràcies al codi informàtic desenvolupat per Geraint Jones, University College London Mullard Space Science Laboratory, i ampliat per Samuel.

“El gran avantatge és que, bàsicament, sense cap esforç per part de la nau espacial, podeu provar un cometa a una distància massiva. Això és bastant emocionant “, diu Samuel, que ara està mirant dades d’arxiu d’altres naus espacials a la recerca d’encreuaments de cua de cometes que fins ara han passat desapercebuts.

El treball també ajuda a construir experiència per La missió Comet Interceptor de l’ESA, del qual Geraint és el cap de l’equip científic. La missió visitarà un cometa encara no descobert, fent un sobrevol de l’objectiu amb tres naus espacials per crear un perfil 3D d’un objecte “dinàmicament nou” que conté material no processat que sobreviu des de l’alba del Sistema Solar.

Mentrestant, els equips d’instruments de Solar Orbiter estan ocupats analitzant les dades del cometa Leonard no només pel que els pot dir sobre el cometa sinó també sobre el vent solar.

“Aquest tipus de ciència addicional sempre és una part emocionant d’una missió espacial”, diu Daniel Müller, científic del projecte de l’ESA per a Solar Orbiter. “Quan es va predir l’encreuament del cometa ATLAS, encara estàvem calibrant la nau espacial i els seus instruments. A més, el cometa es va fragmentar just abans d’arribar-hi. Però amb el cometa Leonard estàvem totalment preparats, i el cometa no es va ensorrar”.

Al març, Solar Orbiter fa el seu pas més proper al Sol fins ara a una distància de 0,32 au (aproximadament un terç de la distància Terra-Sol, o uns 50 milions de quilòmetres). És un dels gairebé 20 passos propers al Sol que es produiran durant la propera dècada. Això donarà lloc a imatges i dades sense precedents, no només de primer pla, sinó també de les regions polars mai vistes del Sol.

“Hi ha molt a esperar amb Solar Orbiter, tot just estem començant”, diu Daniel.

Per a més informació, poseu-vos en contacte amb:
Relacions amb els mitjans de l’ESA
media@esa.int