El polvo de cometa se refiere al polvo cósmico que se origina en un cometa . El polvo de cometas puede proporcionar pistas sobre el origen de los cometas. Cuando la Tierra pasa por un rastro de polvo de cometas, puede producir una lluvia de meteoritos .
Características físicas
Tamaño
La mayor parte del polvo de la actividad de los cometas tiene un tamaño de submicrómetro [1] a aproximadamente un micrómetro. [2] [3] Sin embargo, esta fracción es de corta duración, ya que la presión de la radiación hace que salgan del Sistema Solar [4] [5] o en espiral hacia adentro . [6] [7]
La siguiente clase de tamaño son agregados grandes, "esponjosos" [4] [5] o "tipo racimo" [8] de los granos anteriores. Estos son típicamente de 20 a 100 micrómetros, un tamaño no arbitrario pero observado [9] ya que los agregados porosos tienden a fracturarse [10] o compactarse. [8] [11] [12]
Las partículas más grandes son micrometeoroides , [13] [14] no polvo. [15] [16] En ausencia de una definición de la IAU , [17] [18] grupos idearon sus propias definiciones de polvo: menos de 100 micrómetros, [19] 50, [20] 40, [21] 30, [22] y 20 micrones, [23] y <10 μm. [24] [25] [26] [16] Algunas de estas definiciones de polvo / micrometeorito son aproximadas o ambiguas, [27] [28] [29] algunas superpuestas o contradictorias. [30] [23] [22]
La IAU emitió una declaración formal en 2017. Los meteoritos son de 30 micrómetros a 1 metro, el polvo es más pequeño y se desaconseja el término "micrometeorito" (aunque no micrometeorito). [31] La OMI tomó nota de la nueva definición, [32] pero aún muestra una definición anterior en su sitio. [33] El sitio de la Sociedad Meteorítica conserva su definición anterior, 0,001 cm. [34] La AMS no ha publicado una definición rigurosa. [35] [36]
Composición
El polvo es generalmente de composición condrítica . Sus monómeros contienen silicatos máficos, como olivino y piroxeno . [37] Los silicatos son ricos en forsterita y enstatita de alta temperatura de condensación . [27] Como estos se condensan rápidamente, tienden a formar partículas muy pequeñas, no a gotas fusionadas.
Al igual que con los meteoroides condríticos, las partículas contienen sulfuro de Fe (Ni) [38] [39] y GEMS (vidrio con metal y sulfuros incrustados) [38]
Están presentes varias cantidades de compuestos orgánicos ( CHON ). [40] [41] [42] Aunque los orgánicos son cósmicamente abundantes, y se predijo ampliamente que existían en los cometas, son espectralmente indistintos en la mayoría de los telescopios. Los compuestos orgánicos solo se confirmaron mediante espectrometría de masas durante los sobrevuelos de Halley . [43] [44] Algunos compuestos orgánicos se encuentran en forma de HAP ( hidrocarburos aromáticos policíclicos ). [45] [19] [46] [47] [48]
Pueden encontrarse inclusiones muy pequeñas de granos presolares (PSG). [27] [48]
Origen del polvo y el cometa
Los modelos del origen de los cometas son: [49]
- el modelo interestelar,
- el modelo del Sistema Solar,
- montones de escombros primordiales,
- agregación de planetesimales en el disco de polvo alrededor de la región de Urano - Neptuno ,
- cáscaras frías de material barridas por el viento protoestelar .
Las propiedades a granel del polvo del cometa, como la densidad y la composición química, pueden distinguir entre los modelos. Por ejemplo, las proporciones isotópicas del cometa y del polvo interestelar son muy similares, lo que indica un origen común.
El 1) modelo interestelar dice que los hielos se formaron en los granos de polvo en la densa nube que precedió al Sol . La mezcla de hielo y polvo luego se agregó en un cometa sin modificaciones químicas apreciables. J. Mayo Greenberg propuso esta idea por primera vez en la década de 1970. [50] [51]
En el modelo 2) del Sistema Solar, los hielos que se formaron en la nube interestelar se vaporizaron primero como parte del disco de acreción de gas y polvo alrededor del proto-sol. Los hielos vaporizados luego se resolidificaron y ensamblaron en cometas. Entonces, los cometas en este modelo tendrían una composición diferente a los cometas que se hicieron directamente a partir del hielo interestelar.
El 3) modelo de pila de escombros primordial para la formación de cometas dice que los cometas se aglomeran en la región donde se estaba formando Júpiter .
El descubrimiento de Stardust de silicatos cristalinos en el polvo del cometa Wild 2 implica que el polvo se formó por encima de la temperatura del vidrio (> 1000 K) en la región del disco interno alrededor de una estrella joven y caliente, y se mezcló radialmente en la nebulosa solar desde las regiones internas. una distancia mayor de la estrella o de la partícula de polvo condensada en la salida de gigantes rojas o supergigantes evolucionadas. La composición del polvo del cometa Wild 2 es similar a la composición del polvo que se encuentra en las regiones externas de los discos de acreción alrededor de las estrellas recién formadas. [52]
Un cometa y su polvo permiten investigar el Sistema Solar más allá de las principales órbitas planetarias. Los cometas se distinguen por sus órbitas; Los cometas de período largo tienen órbitas elípticas largas, inclinadas aleatoriamente al plano del Sistema Solar, y con períodos superiores a 200 años. Los cometas de período corto suelen tener una inclinación de menos de 30 grados con respecto al plano del Sistema Solar, giran alrededor del Sol en la misma dirección en sentido antihorario que la órbita de los planetas y tienen períodos de menos de 200 años.
Un cometa experimentará una variedad de condiciones diversas a medida que atraviesa su órbita. En el caso de los cometas de períodos prolongados, la mayor parte del tiempo estará tan lejos del Sol que hará demasiado frío para que se produzca la evaporación de los hielos. Cuando atraviesa la región del planeta terrestre, la evaporación será lo suficientemente rápida como para expulsar los granos pequeños, pero los granos más grandes pueden resistir el arrastre y quedarse atrás en el núcleo del cometa , comenzando la formación de una capa de polvo. Cerca del Sol, la tasa de calentamiento y evaporación será tan grande que no se podrá retener polvo. Por lo tanto, el grosor de las capas de polvo que cubren los núcleos de un cometa puede indicar qué tan cerca y con qué frecuencia se desplaza el perihelio de un cometa al Sol. Si un cometa tiene una acumulación de capas gruesas de polvo, es posible que tenga pasajes frecuentes del perihelio que no se acercan demasiado al Sol.
Una acumulación espesa de capas de polvo podría ser una buena descripción de todos los cometas de período corto, ya que se cree que las capas de polvo con espesores del orden de metros se han acumulado en las superficies de los núcleos de cometas de período corto. La acumulación de capas de polvo con el tiempo cambiaría el carácter físico del cometa de período corto. Una capa de polvo inhibe el calentamiento de los hielos cometarios por el Sol (el polvo es impenetrable por la luz solar y un mal conductor del calor) y retarda la pérdida de gases del núcleo de abajo. Un núcleo de cometa en una órbita típica de cometas de período corto disminuiría rápidamente su tasa de evaporación hasta el punto de que ni una coma ni una cola serían detectables y podría parecer a los astrónomos como un asteroide cercano a la Tierra de bajo albedo .
Más ensamblajes y cuerpos
Las partículas de polvo, con la ayuda de hielos y sustancias orgánicas, forman "agregados" [27] [38] [53] (con menos frecuencia, "aglomerados" [54] ) de 30 a cientos de micrómetros. Estos son esponjosos, [19] [55] debido al empaquetamiento imperfecto de las partículas de polvo tipo racimo (grandes), y su empaquetamiento imperfecto subsecuente en agregados. [56]
La siguiente categoría de tamaño son los guijarros, de milímetros a centímetros. [57] [58] [59] Los guijarros se infirieron en 103P / Hartley 2, [60] y se tomaron imágenes directamente en 67P / Churyumov-Gerasimenko. [59] [57] El uso astrofísico de la palabra "guijarro" difiere de su significado geológico . [61] A su vez, los científicos de Rosetta han omitido el siguiente término geológico más grande, "guijarro" . [62]
Incluso los cuerpos más grandes son "cantos rodados" (escala decimétrica y superior) o "trozos". Éstos rara vez se ven en el coma, ya que la presión del gas a menudo es insuficiente para elevarlos a una altitud significativa o velocidad de escape. [63] [64] [65]
Los componentes básicos de los cometas son los cometesimales putativos, [66] análogos a los planetesimales . Si los cometesimales / planetesimales reales eran a escala de guijarros, [67] a escala de rocas, [68] o de otro modo, ha sido un tema clave en la investigación del Sistema Solar y exoplanetas. [55] [69] [70] [71]
(Mal) uso del término "polvo"
En el mejor de los casos, "polvo" es un sustantivo colectivo para la parte no gaseosa de la coma y la (s) cola (s). En el peor de los casos, el término es un uso del inglés , bien entendido por los astrónomos en el campo, pero no por el público en general, los profesores y los científicos de otros campos. [72] Los sólidos más grandes se denominan más propiamente "desechos" [73] [74] [64] o, para todos los no gases, las "partículas" generales [75] [76] [44] o "granos". [77] [56] [22]
Cometa 2P / Encke
Encke es oficialmente un cometa rico en gas y pobre en polvo. [6] [78] [79] Encke en realidad emite la mayor parte de su masa sólida como meteoroides o "rocas", [6] no como polvo. ISO no midió evidencia infrarroja de una cola de polvo cometaria clásica debido a partículas pequeñas. [80]
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