Cometa

Un cometa es un pequeño cuerpo helado del Sistema Solar que, al pasar cerca del Sol , se calienta y comienza a liberar gases, un proceso que se llama desgasificación . Esto produce una atmósfera visible o coma y, a veces, también una cola . Estos fenómenos se deben a los efectos de la radiación solar y al viento solar que actúa sobre el núcleo del cometa. Los núcleos de los cometas varían desde unos pocos cientos de metros hasta decenas de kilómetros de diámetro y están compuestos por colecciones sueltas de hielo, polvo y pequeñas partículas rocosas. La coma puede tener hasta 15 veces el diámetro de la Tierra, mientras que la cola puede extenderse más allá de una unidad astronómica.. Si es lo suficientemente brillante, un cometa se puede ver desde la Tierra sin la ayuda de un telescopio y puede subtender un arco de 30 ° (60 lunas) a través del cielo. Los cometas han sido observados y registrados desde la antigüedad por muchas culturas y religiones.

Cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko orbitado por Rosetta
El cometa 17P / Holmes y su cola ionizada azul
El cometa Wild 2 visitado por la sonda Stardust
Hale – Bopp visto desde Croacia en 1997
El cometa Lovejoy visto desde la órbita
Cometas: núcleo , coma y cola :

Los cometas suelen tener órbitas elípticas muy excéntricas y tienen una amplia gama de períodos orbitales , que van desde varios años hasta potencialmente varios millones de años. Los cometas de período corto se originan en el cinturón de Kuiper o su disco disperso asociado , que se encuentra más allá de la órbita de Neptuno . Se cree que los cometas de períodos prolongados se originan en la nube de Oort , una nube esférica de cuerpos helados que se extiende desde fuera del cinturón de Kuiper hasta la mitad de la estrella más cercana. [1] Los cometas de período largo se ponen en movimiento hacia el Sol desde la nube de Oort por perturbaciones gravitacionales causadas por el paso de estrellas y la marea galáctica . Los cometas hiperbólicos pueden pasar una vez a través del Sistema Solar interior antes de ser arrojados al espacio interestelar. La aparición de un cometa se llama aparición.

Los cometas se distinguen de los asteroides por la presencia de una atmósfera extendida, sin unir gravitacionalmente, que rodea su núcleo central. Esta atmósfera tiene partes denominadas coma (la parte central que rodea inmediatamente al núcleo) y la cola (una sección típicamente lineal que consiste en polvo o gas expulsado de la coma por la presión de la luz del Sol o el plasma del viento solar). Sin embargo, los cometas extintos que han pasado cerca del Sol muchas veces han perdido casi todos sus hielos volátiles y polvo y pueden llegar a parecerse a pequeños asteroides. [2] Se cree que los asteroides tienen un origen diferente al de los cometas, ya que se formaron dentro de la órbita de Júpiter en lugar de en el Sistema Solar exterior. [3] [4] El descubrimiento de cometas del cinturón principal y planetas menores centauros activos ha borrado la distinción entre asteroides y cometas . A principios del siglo XXI, el descubrimiento de algunos cuerpos menores con órbitas de cometas de períodos prolongados, pero características de asteroides del sistema solar interno, se denominó cometas Manx . Todavía se clasifican como cometas, como C / 2014 S3 (PANSTARRS). [5] Se encontraron 27 cometas Manx entre 2013 y 2017. [6]

En abril de 2021 hay 4.595 cometas conocidos, [7] un número que aumenta constantemente a medida que se descubren más. Sin embargo, esto representa solo una pequeña fracción de la población potencial total de cometas, ya que se estima que el depósito de cuerpos similares a cometas en el Sistema Solar exterior (en la nube de Oort ) es de un billón. [8] [9] Aproximadamente un cometa por año es visible a simple vista , aunque muchos de ellos son débiles y poco espectaculares. [10] Los ejemplos particularmente brillantes se denominan " grandes cometas ". Los cometas han sido visitados por sondas no tripuladas como Rosetta de la Agencia Espacial Europea , que se convirtió en la primera en aterrizar una nave espacial robótica en un cometa, [11] y Deep Impact de la NASA , que hizo estallar un cráter en el cometa Tempel 1 para estudiar su interior.

En la Crónica anglosajona se menciona un cometa que supuestamente hizo su aparición en el 729 d.C.

La palabra cometa deriva del inglés antiguo cometa del latín comēta o comētēs . Eso, a su vez, es una latinización del griego κομήτης ("llevar el pelo largo"), y el Oxford English Dictionary señala que el término (ἀστὴρ) κομήτης ya significaba "estrella de pelo largo, cometa" en griego. Κομήτης se derivó de κομᾶν ("llevar el pelo largo"), que a su vez se derivó de κόμη ("el pelo de la cabeza") y se usó para significar "la cola de un cometa". [12] [13]

El símbolo astronómico de los cometas esU+2604.svg(en Unicode ☄ U + 2604), que consta de un pequeño disco con tres extensiones parecidas a pelos. [14]

Diagrama que muestra las características físicas de un cometa. a) Núcleo, b) Coma, c) Cola de gas / iones d) Cola de polvo, e) Envoltura de hidrógeno, f) Movimiento del cometa g) Dirección al sol.

Núcleo

Núcleo de 103P / Hartley fotografiado durante el sobrevuelo de una nave espacial. El núcleo tiene unos 2 km de longitud.

La estructura sólida del núcleo de un cometa se conoce como núcleo. Los núcleos cometarios están compuestos por una amalgama de roca , polvo , hielo de agua y dióxido de carbono congelado , monóxido de carbono , metano y amoníaco . [15] Como tales, se describen popularmente como "bolas de nieve sucias" según el modelo de Fred Whipple . [16] Los cometas con un mayor contenido de polvo se han denominado "bolas de tierra heladas". [17] El término "bolas de tierra heladas" surgió después de la observación de la colisión del cometa 9P / Tempel 1 con una sonda "impactadora" enviada por la misión Deep Impact de la NASA en julio de 2005. La investigación realizada en 2014 sugiere que los cometas son como " helado frito ". , ya que sus superficies están formadas por hielo cristalino denso mezclado con compuestos orgánicos , mientras que el hielo interior es más frío y menos denso. [18]

La superficie del núcleo es generalmente seca, polvorienta o rocosa, lo que sugiere que los hielos están ocultos debajo de una corteza superficial de varios metros de espesor. Además de los gases ya mencionados, los núcleos contienen una variedad de compuestos orgánicos, que pueden incluir metanol , cianuro de hidrógeno , formaldehído , etanol , etano y quizás moléculas más complejas como hidrocarburos de cadena larga y aminoácidos . [19] [20] En 2009, se confirmó que el aminoácido glicina se había encontrado en el polvo del cometa recuperado por la misión Stardust de la NASA . [21] En agosto de 2011, se publicó un informe, basado en estudios de la NASA de meteoritos encontrados en la Tierra, que sugiere que los componentes de ADN y ARN ( adenina , guanina y moléculas orgánicas relacionadas) pueden haberse formado en asteroides y cometas. [22] [23]

El cometa Borrelly exhibe chorros, pero no tiene hielo en la superficie.

Las superficies externas de los núcleos cometarios tienen un albedo muy bajo , lo que los convierte en uno de los objetos menos reflectantes que se encuentran en el Sistema Solar. La sonda espacial Giotto descubrió que el núcleo del cometa Halley refleja alrededor del cuatro por ciento de la luz que cae sobre él, [24] y Deep Space 1 descubrió que la superficie del cometa Borrelly refleja menos del 3.0%; [24] en comparación, el asfalto refleja el siete por ciento. El material de la superficie oscura del núcleo puede consistir en compuestos orgánicos complejos. El calentamiento solar expulsa compuestos volátiles más ligeros , dejando compuestos orgánicos más grandes que tienden a ser muy oscuros, como el alquitrán o el petróleo crudo . La baja reflectividad de las superficies de los cometas hace que absorban el calor que impulsa sus procesos de desgasificación . [25]

Se han observado núcleos de cometas con radios de hasta 30 kilómetros (19 millas), [26] pero es difícil determinar su tamaño exacto. [27] El núcleo de 322P / SOHO probablemente tenga sólo 100-200 metros (330-660 pies) de diámetro. [28] La falta de detección de cometas más pequeños a pesar de la mayor sensibilidad de los instrumentos ha llevado a algunos a sugerir que existe una falta real de cometas de menos de 100 metros (330 pies) de diámetro. [29] Se ha estimado que los cometas conocidos tienen una densidad media de 0,6 g / cm 3 (0,35 oz / pulgada cúbica). [30] Debido a su baja masa, los núcleos de los cometas no se vuelven esféricos bajo su propia gravedad y, por lo tanto, tienen formas irregulares. [31]

El cometa 81P / Wild exhibe chorros en el lado claro y oscuro, relieve marcado y está seco.

Se cree que aproximadamente el seis por ciento de los asteroides cercanos a la Tierra son núcleos extintos de cometas que ya no experimentan desgasificación, [32] incluidos 14827 Hypnos y 3552 Don Quijote .

Los resultados de la nave espacial Rosetta y Philae muestran que el núcleo de 67P / Churyumov-Gerasimenko no tiene campo magnético, lo que sugiere que el magnetismo puede no haber jugado un papel en la formación temprana de planetesimales . [33] [34] Además, el espectrógrafo ALICE en Rosetta determinó que los electrones (dentro de 1 km (0,62 millas) por encima del núcleo del cometa ) producidos a partir de la fotoionización de moléculas de agua por radiación solar , y no fotones del Sol como se pensaba anteriormente, son responsable de la degradación del agua y las moléculas de dióxido de carbono liberadas desde el núcleo del cometa hasta su coma. [35] [36] Los instrumentos del módulo de aterrizaje Philae encontraron al menos dieciséis compuestos orgánicos en la superficie del cometa, cuatro de los cuales ( acetamida , acetona , isocianato de metilo y propionaldehído ) han sido detectados por primera vez en un cometa. [37] [38] [39]

Propiedades de algunos cometas
Nombre Dimensiones
(km)		Densidad
( g / cm 3 )		Masa
( kg ) [40]		Refs
cometa Halley 15 × 8 × 8 0,6 3 × 10 14[41] [42]
Tempel 1 7,6 × 4,9 0,62 7,9 × 10 13[30] [43]
19P / Borrelly 8 × 4 × 4 0,3 2,0 × 10 13[30]
81P / Salvaje 5,5 × 4,0 × 3,3 0,6 2,3 × 10 13[30] [44]
67P / Churyumov – Gerasimenko 4,1 × 3,3 × 1,8 0,47 1,0 × 10 13[45] [46]

Coma

Imagen del Hubble del cometa ISON poco antes del perihelio . [47]

Las corrientes de polvo y gas así liberadas forman una atmósfera enorme y extremadamente delgada alrededor del cometa llamada "coma". La fuerza ejercida sobre la coma por la presión de radiación del Sol y el viento solar hace que se forme una enorme "cola" que apunta en dirección opuesta al Sol. [48]

La coma generalmente está compuesta de agua y polvo, y el agua constituye hasta el 90% de los volátiles que salen del núcleo cuando el cometa se encuentra entre 3 y 4 unidades astronómicas (450,000,000 a 600,000,000 km; 280,000,000 a 370,000,000 mi) del Sol. [49] La H2La molécula madre O se destruye principalmente a través de la fotodisociación y, en mucho menor grado, la fotoionización , y el viento solar juega un papel menor en la destrucción del agua en comparación con la fotoquímica . [49] Las partículas de polvo más grandes quedan a lo largo de la trayectoria orbital del cometa, mientras que las partículas más pequeñas se alejan del Sol hacia la cola del cometa mediante una ligera presión . [50]

Aunque el núcleo sólido de los cometas generalmente tiene menos de 60 kilómetros (37 millas) de diámetro, la coma puede tener miles o millones de kilómetros de diámetro, a veces haciéndose más grande que el Sol. [51] Por ejemplo, aproximadamente un mes después de un estallido en octubre de 2007, el cometa 17P / Holmes tuvo brevemente una tenue atmósfera de polvo más grande que el Sol. [52] El Gran Cometa de 1811 también tuvo una coma aproximadamente del diámetro del Sol. [53] Aunque la coma puede volverse bastante grande, su tamaño puede disminuir aproximadamente en el momento en que cruza la órbita de Marte alrededor de 1.5 unidades astronómicas (220,000,000 km; 140,000,000 mi) del Sol. [53] A esta distancia, el viento solar se vuelve lo suficientemente fuerte como para expulsar el gas y el polvo de la coma y, al hacerlo, agranda la cola. [53] Se ha observado que las colas de iones se extienden una unidad astronómica (150 millones de km) o más. [52]

C / 2006 W3 (Chistensen) emitiendo gas de carbono (imagen IR)

Tanto la coma como la cola están iluminadas por el Sol y pueden volverse visibles cuando un cometa pasa a través del Sistema Solar interior, el polvo refleja la luz solar directamente mientras que los gases brillan por ionización . [54] La mayoría de los cometas son demasiado tenues para ser visibles sin la ayuda de un telescopio , pero algunos cada década se vuelven lo suficientemente brillantes como para ser visibles a simple vista. [55] Ocasionalmente, un cometa puede experimentar un estallido enorme y repentino de gas y polvo, durante el cual el tamaño de la coma aumenta considerablemente durante un período de tiempo. Esto le sucedió en 2007 al cometa Holmes . [56]

En 1996, se encontró que los cometas para emitir rayos X . [57] Esto sorprendió enormemente a los astrónomos porque la emisión de rayos X generalmente se asocia con cuerpos de muy alta temperatura . Los rayos X se generan por la interacción entre los cometas y el viento solar: cuando los iones del viento solar altamente cargados vuelan a través de la atmósfera de un cometa, chocan con los átomos y moléculas del cometa, "robando" uno o más electrones del átomo en un proceso llamado "cambio de cargo". Este intercambio o transferencia de un electrón al ion del viento solar es seguido por su desexcitación al estado fundamental del ion por la emisión de rayos X y fotones ultravioleta lejanos . [58]

Arco de choque

Los choques de arco se forman como resultado de la interacción entre el viento solar y la ionosfera cometaria, que es creada por la ionización de gases en el coma. A medida que el cometa se acerca al Sol, el aumento de las tasas de desgasificación hace que la coma se expanda y la luz solar ioniza los gases en la coma. Cuando el viento solar atraviesa esta coma iónica, aparece el arco de choque.

Las primeras observaciones se hicieron en las décadas de 1980 y 1990 cuando varias naves espaciales volaban por los cometas 21P / Giacobini – Zinner , [59] 1P / Halley , [60] y 26P / Grigg – Skjellerup . [61] Luego se descubrió que los choques de arco en los cometas son más amplios y graduales que los agudos choques de arco planetario que se ven, por ejemplo, en la Tierra. Todas estas observaciones se realizaron cerca del perihelio cuando los amortiguadores de arco ya estaban completamente desarrollados.

La nave espacial Rosetta observó el arco de choque en el cometa 67P / Churyumov – Gerasimenko en una etapa temprana del desarrollo del arco de choque cuando la desgasificación aumentó durante el viaje del cometa hacia el Sol. Este arco de choque joven se llamó el "choque de arco infantil". El arco de choque infantil es asimétrico y, en relación con la distancia al núcleo, más ancho que los choques de arco completamente desarrollados. [62]

Cruz

Dirección típica de las colas durante la órbita de un cometa cerca del Sol

En el Sistema Solar exterior , los cometas permanecen congelados e inactivos y son extremadamente difíciles o imposibles de detectar desde la Tierra debido a su pequeño tamaño. Se han informado detecciones estadísticas de núcleos de cometas inactivos en el cinturón de Kuiper a partir de observaciones del Telescopio Espacial Hubble [63] [64], pero estas detecciones han sido cuestionadas. [65] [66] Cuando un cometa se acerca al interior del Sistema Solar, la radiación solar hace que los materiales volátiles dentro del cometa se vaporicen y salgan del núcleo, llevándose el polvo con ellos.

Las corrientes de polvo y gas forman cada una su propia cola distinta, apuntando en direcciones ligeramente diferentes. La cola de polvo se deja atrás en la órbita del cometa de tal manera que a menudo forma una cola curva llamada tipo II o cola de polvo. [54] Al mismo tiempo, la cola de iones o tipo I, hecha de gases, siempre apunta directamente en dirección opuesta al Sol porque este gas se ve más afectado por el viento solar que el polvo, siguiendo líneas de campo magnético en lugar de una trayectoria orbital. . [67] En ocasiones, como cuando la Tierra pasa a través del plano orbital de un cometa , se puede ver la cola , apuntando en la dirección opuesta a las colas de iones y polvo. [68]

Diagrama de un cometa que muestra el rastro de polvo , la cola de polvo y la cola de gas iónico formada por el viento solar .

La observación de antitails contribuyó significativamente al descubrimiento del viento solar. [69] La cola de iones se forma como resultado de la ionización por radiación solar ultravioleta de partículas en el coma. Una vez que las partículas han sido ionizadas, alcanzan una carga eléctrica neta positiva, que a su vez da lugar a una " magnetosfera inducida " alrededor del cometa. El cometa y su campo magnético inducido forman un obstáculo para las partículas de viento solar que fluyen hacia afuera. Debido a que la velocidad orbital relativa del cometa y el viento solar es supersónica, se forma un arco de choque corriente arriba del cometa en la dirección del flujo del viento solar. En este arco de choque, grandes concentraciones de iones cometarios (llamados "iones captadores") se congregan y actúan para "cargar" el campo magnético solar con plasma, de modo que las líneas del campo "cubren" el cometa formando la cola de iones. [70]

Si la carga de la cola de iones es suficiente, las líneas del campo magnético se comprimen hasta el punto en que, a cierta distancia a lo largo de la cola de iones, se produce la reconexión magnética . Esto conduce a un "evento de desconexión de la cola". [70] Esto se ha observado en varias ocasiones, un evento notable se registró el 20 de abril de 2007, cuando la cola de iones del cometa de Encke se cortó por completo mientras el cometa atravesaba una eyección de masa coronal . Este evento fue observado por la sonda espacial STEREO . [71]

En 2013, los científicos de la ESA informaron que la ionosfera del planeta Venus fluye hacia afuera de una manera similar a la cola de iones que se ve fluyendo desde un cometa en condiciones similares ". [72] [73]

Chorros

Chorros de nieve y gas de 103P / Hartley

El calentamiento desigual puede hacer que los gases recién generados salgan de un punto débil en la superficie del núcleo del cometa, como un géiser. [74] Estas corrientes de gas y polvo pueden hacer que el núcleo gire e incluso se separe. [74] En 2010 se reveló que el hielo seco (dióxido de carbono congelado) puede generar chorros de material que fluyen desde el núcleo de un cometa. [75] Las imágenes infrarrojas de Hartley 2 muestran que esos chorros salen y llevan consigo granos de polvo al coma. [76]

La mayoría de los cometas son pequeños cuerpos del Sistema Solar con órbitas elípticas alargadas que los llevan cerca del Sol durante una parte de su órbita y luego a los confines del Sistema Solar durante el resto. [77] Los cometas a menudo se clasifican según la longitud de sus períodos orbitales : cuanto más largo es el período, más alargada es la elipse.

Período corto

Los cometas periódicos o cometas de período corto se definen generalmente como aquellos que tienen períodos orbitales de menos de 200 años. [78] Por lo general, orbitan más o menos en el plano de la eclíptica en la misma dirección que los planetas. [79] Sus órbitas normalmente los llevan a la región de los planetas exteriores ( Júpiter y más allá) en el afelio ; por ejemplo, el afelio del cometa Halley está un poco más allá de la órbita de Neptuno . Los cometas cuyos afelios se encuentran cerca de la órbita de un planeta importante se denominan "familia". [80] Se cree que estas familias surgen del planeta que captura cometas de períodos largos en órbitas más cortas. [81]

En el extremo del período orbital más corto, el cometa de Encke tiene una órbita que no alcanza la órbita de Júpiter y se conoce como cometa tipo Encke . Los cometas de período corto con períodos orbitales de menos de 20 años y bajas inclinaciones (hasta 30 grados) hacia la eclíptica se denominan cometas tradicionales de la familia de Júpiter (JFC). [82] [83] Aquellos como Halley, con períodos orbitales de entre 20 y 200 años e inclinaciones que se extienden desde cero hasta más de 90 grados, se denominan cometas tipo Halley (HTC). [84] [85] A partir de 2020, Se han observado 91 HTC, [86] en comparación con 691 JFC identificados. [87]

Los cometas del cinturón principal recientemente descubiertos forman una clase distinta, orbitando en órbitas más circulares dentro del cinturón de asteroides . [88]

Debido a que sus órbitas elípticas los acercan con frecuencia a los planetas gigantes, los cometas están sujetos a más perturbaciones gravitacionales . [89] Los cometas de período corto tienden a que su afelia coincida con el semieje mayor de un planeta gigante , siendo los JFC el grupo más grande. [83] Está claro que los cometas que vienen de la nube de Oort a menudo tienen sus órbitas fuertemente influenciadas por la gravedad de los planetas gigantes como resultado de un encuentro cercano. Júpiter es la fuente de las mayores perturbaciones, siendo más del doble de masivo que todos los demás planetas juntos. Estas perturbaciones pueden desviar cometas de períodos prolongados hacia períodos orbitales más cortos. [90] [91]

Según sus características orbitales, se cree que los cometas de período corto se originan en los centauros y el cinturón de Kuiper / disco disperso [92], un disco de objetos en la región transneptuniana, mientras que se cree que la fuente de los cometas de período largo ser la nube esférica de Oort mucho más distante (en honor al astrónomo holandés Jan Hendrik Oort, quien planteó la hipótesis de su existencia). [93] Se cree que enormes enjambres de cuerpos parecidos a cometas orbitan alrededor del Sol en estas regiones distantes en órbitas aproximadamente circulares. Ocasionalmente, la influencia gravitacional de los planetas exteriores (en el caso de los objetos del cinturón de Kuiper) o de las estrellas cercanas (en el caso de los objetos de la nube de Oort) puede arrojar uno de estos cuerpos en una órbita elíptica que lo lleva hacia el interior, hacia el Sol, para formar un visible. cometa. A diferencia del regreso de cometas periódicos, cuyas órbitas han sido establecidas por observaciones previas, la aparición de nuevos cometas por este mecanismo es impredecible. [94] Cuando se arroja a la órbita del sol y se arrastra continuamente hacia él, los cometas eliminan toneladas de materia que influyen en gran medida en su vida; cuanto más desnudos, más cortos viven y viceversa. [95]

Período largo

Órbitas del cometa Kohoutek (rojo) y la Tierra (azul), que ilustran la alta excentricidad de su órbita y su rápido movimiento cuando está cerca del Sol.

Los cometas de períodos prolongados tienen órbitas muy excéntricas y períodos que van desde 200 años hasta miles o incluso millones de años. [96] Una excentricidad mayor que 1 cuando está cerca del perihelio no significa necesariamente que un cometa dejará el Sistema Solar. [97] Por ejemplo, el cometa McNaught tenía una excentricidad osculante heliocéntrica de 1.000019 cerca de su época de paso del perihelio en enero de 2007, pero está unido al Sol con una órbita de aproximadamente 92.600 años porque la excentricidad cae por debajo de 1 a medida que se aleja del Sol. La órbita futura de un cometa de período largo se obtiene correctamente cuando la órbita osculante se calcula en una época después de dejar la región planetaria y se calcula con respecto al centro de masa del Sistema Solar . Por definición, los cometas de períodos prolongados permanecen unidos gravitacionalmente al Sol; los cometas que son expulsados ​​del Sistema Solar debido al paso cercano de los planetas principales ya no se consideran debidamente como "períodos". Las órbitas de los cometas de períodos prolongados los llevan mucho más allá de los planetas exteriores en afelia, y el plano de sus órbitas no tiene por qué estar cerca de la eclíptica. Los cometas de períodos largos como C / 1999 F1 y C / 2017 T2 (PANSTARRS) pueden tener distancias afeliales de casi 70.000 AU (0,34 pc; 1,1 ly) con períodos orbitales estimados en alrededor de 6 millones de años.

Los cometas de aparición única o no periódicos son similares a los cometas de período largo porque también tienen trayectorias parabólicas o ligeramente hiperbólicas [96] cuando están cerca del perihelio en el Sistema Solar interior. Sin embargo, las perturbaciones gravitacionales de los planetas gigantes hacen que sus órbitas cambien. Los cometas de aparición única tienen una órbita osculadora hiperbólica o parabólica que les permite salir permanentemente del Sistema Solar después de un solo paso del Sol. [98] La esfera Sun's Hill tiene un límite máximo inestable de 230.000 AU (1,1 pc; 3,6 ly). [99] Se ha visto que sólo unos pocos cientos de cometas alcanzan una órbita hiperbólica (e> 1) cuando están cerca del perihelio [100], lo que sugiere que el mejor ajuste heliocéntrico de dos cuerpos no perturbados sugiere que pueden escapar del Sistema Solar.

A partir de 2019, solo se han descubierto dos objetos con una excentricidad significativamente mayor que uno: 1I / ʻOumuamua y 2I / Borisov , lo que indica un origen fuera del Sistema Solar. Si bien ʻOumuamua, con una excentricidad de aproximadamente 1,2, no mostró signos ópticos de actividad cometaria durante su paso por el Sistema Solar interior en octubre de 2017, los cambios en su trayectoria, lo que sugiere desgasificación, indican que probablemente sea un cometa. [101] Por otro lado, se ha observado que 2I / Borisov, con una excentricidad estimada de aproximadamente 3,36, tiene la característica de coma de los cometas, y se considera el primer cometa interestelar detectado . [102] [103] El cometa C / 1980 E1 tenía un período orbital de aproximadamente 7,1 millones de años antes del paso del perihelio de 1982, pero un encuentro con Júpiter en 1980 aceleró el cometa dándole la mayor excentricidad (1,057) de cualquier cometa hiperbólico conocido. [104] Los cometas que no se espera que regresen al interior del Sistema Solar incluyen C / 1980 E1 , C / 2000 U5 , C / 2001 Q4 (NEAT) , C / 2009 R1 , C / 1956 R1 y C / 2007 F1 (LONEOS). .

Algunas autoridades usan el término "cometa periódico" para referirse a cualquier cometa con una órbita periódica (es decir, todos los cometas de período corto más todos los cometas de período largo), [105] mientras que otros lo usan para referirse exclusivamente a cometas de período corto. [96] De manera similar, aunque el significado literal de "cometa no periódico" es el mismo que "cometa de aparición única", algunos lo usan para referirse a todos los cometas que no son "periódicos" en el segundo sentido (es decir, también incluir todos los cometas con un período superior a 200 años).

Las primeras observaciones han revelado algunas trayectorias genuinamente hiperbólicas (es decir, no periódicas), pero no más de las que podrían explicarse por las perturbaciones de Júpiter. Los cometas del espacio interestelar se mueven con velocidades del mismo orden que las velocidades relativas de las estrellas cercanas al Sol (unas pocas decenas de kilómetros por segundo). Cuando tales objetos ingresan al Sistema Solar, tienen una energía orbital específica positiva que resulta en una velocidad positiva en el infinito () y tienen trayectorias notablemente hiperbólicas. Un cálculo aproximado muestra que podría haber cuatro cometas hiperbólicos por siglo dentro de la órbita de Júpiter, más o menos uno y quizás dos órdenes de magnitud . [106]

Descubrimientos de cometas hiperbólicos [107]
Año20072008200920102011201220132014201520162017201820192020
Número 127841310dieciséis9dieciséis5181015dieciséis

Nube de Oort y nube de Hills

La nube de Oort pensada para rodear el Sistema Solar

Se cree que la nube de Oort ocupa un vasto espacio desde entre 2.000 y 5.000 AU (0,03 y 0,08 ly) [108] hasta 50.000 AU (0,79 ly) [84] desde el Sol. Esta nube encierra los cuerpos celestes que comienzan en el medio de nuestro sistema solar, el sol, hasta los límites exteriores del Cinturón de Kuiper. La nube de Oort consta de materiales viables necesarios para la creación de cuerpos celestes. Los planetas que tenemos hoy existen solo por los planetesimales (trozos de espacio sobrante que ayudaron en la creación de planetas) que se condensaron y formaron por la gravedad del sol. La excéntrica hecha de estos planetesimales atrapados es la razón por la que la Nube de Oort existe. [109] Algunas estimaciones sitúan el borde exterior entre 100.000 y 200.000 AU (1,58 y 3,16 ly). [108] La región se puede subdividir en una nube esférica de Oort exterior de 20.000 a 50.000 AU (0,32 a 0,79 antes) y una nube interior en forma de rosquilla, la nube Hills, de 2.000 a 20.000 AU (0,03 a 0,32 antes). [110] La nube exterior está débilmente unida al Sol y abastece a los cometas de largo período (y posiblemente del tipo Halley) que caen dentro de la órbita de Neptuno . [84] La nube interior de Oort también se conoce como la nube Hills, llamada así por JG Hills, quien propuso su existencia en 1981. [111] Los modelos predicen que la nube interior debería tener decenas o cientos de veces más núcleos cometarios que la exterior. aureola; [111] [112] [113] se ve como una posible fuente de nuevos cometas que reabastecen la nube exterior relativamente tenue a medida que el número de esta última se agota gradualmente. La nube de Hills explica la existencia continuada de la nube de Oort después de miles de millones de años. [114]

Exocometas

También se han detectado exocometas más allá del Sistema Solar y pueden ser comunes en la Vía Láctea . [115] El primer sistema de exocomet detectado fue alrededor de Beta Pictoris , una estrella de secuencia principal de tipo A muy joven , en 1987. [116] [117] Se han identificado un total de 11 sistemas de exocomet hasta 2013., utilizando el espectro de absorción provocado por las grandes nubes de gas que emiten los cometas al pasar cerca de su estrella. [115] [116] Durante diez años, el telescopio espacial Kepler fue responsable de buscar planetas y otras formas fuera del sistema solar. Los primeros exocometas en tránsito fueron encontrados en febrero de 2018 por un grupo formado por astrónomos profesionales y científicos ciudadanos en curvas de luz registradas por el Telescopio Espacial Kepler. [118] [119] Después de que el Telescopio Espacial Kepler se retirara en octubre de 2018, un nuevo telescopio llamado Telescopio TESS se hizo cargo de la misión de Kepler. Desde el lanzamiento de TESS, los astrónomos han descubierto los tránsitos de cometas alrededor de la estrella Beta Pictoris utilizando una curva de luz de TESS. [120] [121] Desde que TESS asumió el control, los astrónomos han podido distinguir mejor los exocometas con el método espectroscópico. Los nuevos planetas se detectan mediante el método de la curva de luz blanca, que se ve como una caída simétrica en las lecturas de las cartas cuando un planeta eclipsa a su estrella madre. Sin embargo, después de una evaluación adicional de estas curvas de luz, se ha descubierto que los patrones asimétricos de las caídas que se presentan son causados ​​por la cola de un cometa o de cientos de cometas. [122]

Diagrama de meteoros Perseidas

Conexión a lluvias de meteoritos

A medida que un cometa se calienta durante los pases cercanos al Sol, la desgasificación de sus componentes helados también libera escombros sólidos demasiado grandes para ser arrastrados por la presión de la radiación y el viento solar. [123] Si la órbita de la Tierra lo envía a través de ese rastro de escombros, que está compuesto principalmente de granos finos de material rocoso, es probable que haya una lluvia de meteoritos a medida que la Tierra pasa. Los rastros de escombros más densos producen lluvias de meteoritos rápidas pero intensas y los rastros menos densos crean lluvias más largas pero menos intensas. Por lo general, la densidad del rastro de escombros está relacionada con cuánto tiempo hace que el cometa padre liberó el material. [124] [125] La lluvia de meteoros Perseidas , por ejemplo, ocurre todos los años entre el 9 y el 13 de agosto, cuando la Tierra pasa por la órbita del cometa Swift-Tuttle . El cometa Halley es la fuente de la lluvia de Oriónidas en octubre. [126] [127]

Cometas e impacto en la vida

Muchos cometas y asteroides chocaron con la Tierra en sus primeras etapas. Muchos científicos piensan que los cometas que bombardearon la Tierra joven hace unos 4 mil millones de años trajeron las grandes cantidades de agua que ahora llenan los océanos de la Tierra, o al menos una parte significativa de ella. Otros han puesto en duda esta idea. [128] La detección de moléculas orgánicas, incluidos los hidrocarburos aromáticos policíclicos , [18] en cantidades significativas en los cometas ha llevado a la especulación de que los cometas o meteoritos pueden haber traído los precursores de la vida, o incluso la vida misma, a la Tierra. [129] En 2013 se sugirió que los impactos entre superficies rocosas y heladas, como los cometas, tenían el potencial de crear los aminoácidos que componen las proteínas a través de la síntesis de choque . [130] La velocidad a la que los cometas entraron en la atmósfera, combinada con la magnitud de la energía creada después del contacto inicial, permitió que las moléculas más pequeñas se condensaran en las macromoléculas más grandes que sirvieron como base para la vida. [131] En 2015, los científicos encontraron cantidades significativas de oxígeno molecular en las emisiones de gases del cometa 67P, lo que sugiere que la molécula puede ocurrir con más frecuencia de lo que se pensaba y, por lo tanto, es menos un indicador de vida como se suponía. [132]

Se sospecha que los impactos de los cometas, en escalas de tiempo prolongadas, también han entregado cantidades significativas de agua a la Luna de la Tierra , algunas de las cuales pueden haber sobrevivido como hielo lunar . [133] También se cree que los impactos de cometas y meteoroides son responsables de la existencia de tectitas y australitas . [134]

Miedo a los cometas

El temor a los cometas como actos de Dios y signos de muerte inminente fue más alto en Europa desde el 1200 hasta el 1650 d. C. [135] El año después del Gran Cometa de 1618 , por ejemplo, Gotthard Arthusius publicó un panfleto que decía que era una señal de que el Se acercaba el Día del Juicio . [136] Enumeró diez páginas de desastres relacionados con cometas, incluidos "terremotos, inundaciones, cambios en los cursos de los ríos, tormentas de granizo, clima cálido y seco, malas cosechas, epidemias, guerras y traiciones y altos precios". [135]

Hacia 1700, la mayoría de los estudiosos concluyeron que tales eventos ocurrían tanto si se veía un cometa como si no. Sin embargo, utilizando los registros de avistamientos de cometas de Edmund Halley, William Whiston en 1711 escribió que el Gran Cometa de 1680 tuvo una periodicidad de 574 años y fue responsable de la inundación mundial en el Libro del Génesis , al verter agua sobre la Tierra. Su anuncio revivió durante otro siglo el miedo a los cometas, ahora como amenazas directas para el mundo en lugar de signos de desastres. [135] El análisis espectroscópico en 1910 encontró el gas tóxico cianógeno en la cola del cometa Halley , [137] causando pánico en la compra de máscaras de gas y "píldoras anti-cometa" y "paraguas anti-cometa" por parte del público. [138]

Salida (expulsión) del Sistema Solar

Si un cometa viaja lo suficientemente rápido, puede salir del Sistema Solar. Estos cometas siguen el camino abierto de una hipérbola y, como tales, se denominan cometas hiperbólicos. Hasta la fecha, solo se sabe que los cometas son expulsados ​​al interactuar con otro objeto del Sistema Solar, como Júpiter. [139] Se cree que un ejemplo de esto es el cometa C / 1980 E1 , que pasó de una órbita predicha de 7,1 millones de años alrededor del Sol, a una trayectoria hiperbólica , después de un paso cercano en 1980 por el planeta Júpiter. [140]

Volátiles agotados

Los cometas de la familia de Júpiter y los cometas de período largo parecen seguir leyes de desvanecimiento muy diferentes. Los JFC están activos durante una vida útil de aproximadamente 10,000 años o ~ 1,000 órbitas, mientras que los cometas de período largo se desvanecen mucho más rápido. Solo el 10% de los cometas de período largo sobrevive más de 50 pasajes a perihelio pequeño y solo el 1% de ellos sobrevive a más de 2000 pasajes. [32] Con el tiempo, la mayor parte del material volátil contenido en el núcleo de un cometa se evapora, y el cometa se convierte en un trozo pequeño, oscuro e inerte de roca o escombros que puede parecerse a un asteroide. [141] Algunos asteroides en órbitas elípticas ahora se identifican como cometas extintos. [142] [143] [144] [145] Se cree que aproximadamente el seis por ciento de los asteroides cercanos a la Tierra son núcleos de cometas extintos. [32]

Ruptura y colisiones

El núcleo de algunos cometas puede ser frágil, una conclusión respaldada por la observación de la división de los cometas. [146] Una alteración cometaria significativa fue la del cometa Shoemaker-Levy 9 , que fue descubierto en 1993. Un encuentro cercano en julio de 1992 lo rompió en pedazos, y durante un período de seis días en julio de 1994, estos pedazos cayeron en el interior de Júpiter. atmósfera: la primera vez que los astrónomos habían observado una colisión entre dos objetos en el Sistema Solar. [147] [148] Otros cometas divididos incluyen 3D / Biela en 1846 y 73P / Schwassmann-Wachmann de 1995 a 2006. [149] El historiador griego Ephorus informó que un cometa se dividió en el invierno de 372-373 AC. [150] Se sospecha que los cometas se parten debido al estrés térmico, la presión interna del gas o el impacto. [151]

Los cometas 42P / Neujmin y 53P / Van Biesbroeck parecen ser fragmentos de un cometa padre. Las integraciones numéricas han demostrado que ambos cometas tenían una aproximación bastante cercana a Júpiter en enero de 1850, y que, antes de 1850, las dos órbitas eran casi idénticas. [152]

Se ha observado que algunos cometas se rompen durante su paso por el perihelio, incluidos los grandes cometas West e Ikeya-Seki . El cometa de Biela fue un ejemplo significativo cuando se rompió en dos durante su paso por el perihelio en 1846. Estos dos cometas fueron vistos por separado en 1852, pero nunca más después. En cambio, se vieron lluvias de meteoritos espectaculares en 1872 y 1885 cuando el cometa debería haber sido visible. Una lluvia de meteoritos menor, los Andromedids , ocurre anualmente en noviembre, y se produce cuando la Tierra cruza la órbita del cometa de Biela. [153]

Algunos cometas encuentran un final más espectacular, ya sea cayendo al Sol [154] o chocando contra un planeta u otro cuerpo. Las colisiones entre cometas y planetas o lunas eran comunes en los inicios del Sistema Solar: algunos de los muchos cráteres de la Luna, por ejemplo, pueden haber sido causados ​​por cometas. Una colisión reciente de un cometa con un planeta ocurrió en julio de 1994 cuando el cometa Shoemaker-Levy 9 se rompió en pedazos y chocó con Júpiter. [155]

Manchas marrones marcan los sitios de impacto del cometa Shoemaker – Levy 9 en Júpiter
La ruptura de 73P / Schwassmann-Wachmann en tres días (1995)
Cola fantasma de C / 2015 D1 (SOHO) tras paso en el Sol
Desintegración de P / 2013 R3 (2014) [156]

El cometa Halley en 1910

Los nombres dados a los cometas han seguido varias convenciones diferentes durante los últimos dos siglos. Antes de principios del siglo XX, se hacía referencia a la mayoría de los cometas simplemente por el año en que aparecían, a veces con adjetivos adicionales para cometas particularmente brillantes; así, el " Gran Cometa de 1680 ", el " Gran Cometa de 1882 " y el " Gran Cometa de Enero de 1910 ".

Después de que Edmund Halley demostrara que los cometas de 1531, 1607 y 1682 eran el mismo cuerpo y predijo con éxito su regreso en 1759 calculando su órbita, ese cometa se conoció como el cometa Halley . [157] De manera similar, el segundo y tercer cometas periódicos conocidos, el cometa de Encke [158] y el cometa de Biela , [159] recibieron el nombre de los astrónomos que calcularon sus órbitas en lugar de sus descubridores originales. Más tarde, los cometas periódicos generalmente recibieron el nombre de sus descubridores, pero los cometas que habían aparecido solo una vez continuaron siendo referidos por el año de su aparición. [160]

A principios del siglo XX, la convención de nombrar a los cometas en honor a sus descubridores se hizo común, y esto sigue siendo así en la actualidad. Un cometa puede recibir el nombre de sus descubridores o de un instrumento o programa que ayudó a encontrarlo. [160] Por ejemplo, en 2019, el astrónomo Gennady Borisov observó un cometa que parecía haberse originado fuera del sistema solar; el cometa fue nombrado C / 2019 Q4 (Borisov) en su honor.

Primeras observaciones y pensamiento

El cometa Halley apareció en 1066, antes de la batalla de Hastings , y está representado en el tapiz de Bayeux .

A partir de fuentes antiguas, como los huesos del oráculo chino , se sabe que los humanos han notado cometas durante milenios. [161] Hasta el siglo XVI, los cometas solían considerarse malos presagios de la muerte de reyes u hombres nobles, o catástrofes venideras, o incluso interpretados como ataques de seres celestiales contra habitantes terrestres. [162] [163]

Aristóteles (384-322 a. C.) fue el primer científico conocido en utilizar varias teorías y hechos de observación para emplear una teoría cosmológica estructurada y coherente de los cometas. Creía que los cometas eran fenómenos atmosféricos, debido a que podían aparecer fuera del zodíaco y variar en brillo en el transcurso de unos días. La teoría cometaria de Aristóteles surgió de sus observaciones y la teoría cosmológica de que todo en el cosmos está dispuesto en una configuración distinta. [164] Parte de esta configuración era una clara separación entre los cometas celestes y terrestres, creyendo que los cometas estaban estrictamente asociados con este último. Según Aristóteles, los cometas deben estar dentro de la esfera de la luna y claramente separados del cielo. Su teoría sobre los cometas fue ampliamente aceptada a lo largo de la Edad Media , a pesar de que varios descubrimientos de varias personas desafiaron aspectos de su trabajo. [165]

En el siglo I d.C., Séneca el Joven cuestionó la lógica de Aristóteles con respecto a los cometas. Debido a su movimiento regular y su impermeabilidad al viento, no pueden ser atmosféricos, [166] y son más permanentes de lo que sugieren sus breves destellos a través del cielo. [a] Señaló que solo las colas son transparentes y, por lo tanto, como nubes, y argumentó que no hay razón para limitar sus órbitas al zodíaco. [166] Al criticar a Apolonio de Myndus , Seneca sostiene que "un cometa atraviesa las regiones superiores del universo y finalmente se vuelve visible cuando alcanza el punto más bajo de su órbita". [167] Si bien Séneca no fue autor de una teoría sustancial propia, [168] sus argumentos provocaron un gran debate entre los críticos de Aristóteles en los siglos XVI y XVII. [165] También en el siglo I, Plinio el Viejo creía que los cometas estaban relacionados con el malestar político y la muerte. [169] Plinio observó los cometas como "humanos", a menudo describiendo sus colas con "pelo largo" o "barba larga". [170] Su sistema para clasificar los cometas según su color y forma se utilizó durante siglos. [171]

En la India , en el siglo VI, los astrónomos creían que los cometas eran cuerpos celestes que reaparecían periódicamente. Esta fue la opinión expresada en el siglo VI por los astrónomos Varāhamihira y Bhadrabahu , y el astrónomo del siglo X Bhaṭṭotpala enumeró los nombres y períodos estimados de ciertos cometas, pero no se sabe cómo se calcularon estas cifras o cuán precisas eran. [172]

En el tapiz de Bayeux del siglo XI , el cometa Halley se representa presagiando la muerte de Harold y el triunfo de los normandos en la batalla de Hastings. [173]

Según la mitología nórdica , los cometas eran en realidad parte del cráneo del gigante Ymir. Según el relato, Odin y sus hermanos mataron a Ymir y se dispusieron a construir el mundo (Tierra) a partir de su cadáver. Formaron los océanos de su sangre, el suelo de su piel y músculos, la vegetación de su cabello, las nubes de su cerebro y el cielo de su cráneo. Cuatro enanos, correspondientes a los cuatro puntos cardinales, sostenían el cráneo de Ymir en alto sobre la tierra. Siguiendo esta historia, los cometas en el cielo, como creían los nórdicos, eran copos del cráneo de Ymir que caían del cielo y luego se desintegraban. [174]

En 1301, el pintor italiano Giotto fue la primera persona en retratar de forma precisa y anatómica un cometa. En su obra Adoration of the Magi, la representación de Giotto del cometa Halley en el lugar de la estrella de Belén sería incomparable en precisión hasta el siglo XIX y solo sería superada con la invención de la fotografía. [173]

Las interpretaciones astrológicas de los cometas pasaron a tener prioridad clara en el siglo XV, a pesar de que la presencia de la astronomía científica moderna comenzaba a echar raíces. En la década de 1400, los cometas continúan advirtiendo desastres como se ve en las crónicas de Luzerner Schilling y en las advertencias del Papa Calixto III . [173] Regiomontanus fue el primero en intentar calcular el paralaje diurno observando el gran cometa de 1472. Sus predicciones no fueron muy precisas, pero se realizaron con la esperanza de estimar la distancia de un cometa a la Tierra. [171]

En el siglo XVI, Tycho Brahe y Michael Maestlin demostraron que los cometas deben existir fuera de la atmósfera de la Tierra midiendo la paralaje del Gran Cometa de 1577 . [175] Dentro de la precisión de las mediciones, esto implicaba que el cometa debía estar al menos cuatro veces más distante que de la Tierra a la Luna. [176] [177] Basado en observaciones en 1664, Giovanni Borelli registró las longitudes y latitudes de los cometas que observó, y sugirió que las órbitas de los cometas pueden ser parabólicas. [178] Galileo Galilei , uno de los astrónomos más renombrados hasta la fecha, incluso intentó escribir sobre cometas en The Assayer . Rechazó las teorías de Brahe sobre el paralaje de los cometas y afirmó que pueden ser una mera ilusión óptica. Intrigado como estaban los primeros científicos acerca de la naturaleza de los cometas, Galileo no pudo evitar lanzar sus propias teorías a pesar de la poca observación personal. [171] Johannes Kepler respondió a estas críticas injustas en su obra Hyperaspistes.

También se produjo en el período moderno temprano el estudio de los cometas y su importancia astrológica en las disciplinas médicas. Muchos curanderos de esta época consideraban que la medicina y la astronomía eran interdisciplinarias y empleaban su conocimiento de los cometas y otros signos astrológicos para diagnosticar y tratar a los pacientes. [179]

Estudios orbitales

Isaac Newton , en su Principia Mathematica de 1687, demostró que un objeto que se mueve bajo la influencia de la gravedad debe trazar una órbita con la forma de una de las secciones cónicas , y demostró cómo ajustar la trayectoria de un cometa a través del cielo a una órbita parabólica. usando el cometa de 1680 como ejemplo. [180] Newton fue uno de los primeros en contribuir a la comprensión física de la naturaleza de los cometas.

La órbita del cometa de 1680, ajustada a una parábola , como se muestra en los Principia de Newton .

En 1705, Edmond Halley (1656-1742) aplicó el método de Newton a veintitrés apariciones de cometas que habían ocurrido entre 1337 y 1698. Observó que tres de ellas, los cometas de 1531, 1607 y 1682, tenían elementos orbitales muy similares , y además pudo explicar las ligeras diferencias en sus órbitas en términos de perturbación gravitacional causada por Júpiter y Saturno . Confiado en que estas tres apariciones habían sido tres apariciones del mismo cometa, predijo que volvería a aparecer en 1758–9. [181] La fecha de regreso prevista de Halley fue posteriormente refinada por un equipo de tres matemáticos franceses: Alexis Clairaut , Joseph Lalande y Nicole-Reine Lepaute , quienes predijeron la fecha del perihelio del cometa en 1759 con una precisión de un mes. [182] [183] Cuando el cometa regresó como se predijo, se conoció como el cometa Halley (con la designación moderna de 1P / Halley). Aparecerá a continuación en 2061. [184]

En el siglo XIX, el Observatorio Astronómico de Padua fue un epicentro en el estudio observacional de los cometas. Dirigido por Giovanni Santini (1787-1877) y seguido por Giuseppe Lorenzoni (1843-1914), este observatorio se dedicó a la astronomía clásica, principalmente al cálculo de la órbita de los nuevos cometas y planetas, con el objetivo de compilar un catálogo de casi diez mil estrellas. . Situado en la parte norte de Italia, las observaciones de este observatorio fueron clave para establecer cálculos geodésicos, geográficos y astronómicos importantes, como la diferencia de longitud entre Milán y Padua, así como entre Padua y Fiume. [185] Además de estas observaciones geográficas, correspondencia dentro del observatorio, particularmente entre Santini y otro astrónomo Giuseppe Toaldo, sobre la importancia de las observaciones orbitales planetarias y de cometas. [186]

Estudios de características físicas

Isaac Newton describió los cometas como cuerpos sólidos compactos y duraderos que se mueven en órbita oblicua y sus colas como delgadas corrientes de vapor emitidas por sus núcleos, encendidas o calentadas por el Sol. Newton sospechaba que los cometas eran el origen del componente del aire que sustenta la vida. [187]

De su enorme tren vaporoso tal vez para sacudir la
humedad revitalizante en los numerosos orbes,
Thro 'que su larga elipsis serpentea; tal vez
para prestar nuevo combustible a los soles en declive,
para iluminar mundos y alimentar el fuego etéreo.

James Thomson Las estaciones (1730; 1748) [188]

Ya en el siglo XVIII, algunos científicos habían formulado hipótesis correctas sobre la composición física de los cometas. En 1755, Immanuel Kant planteó la hipótesis de que los cometas están compuestos de alguna sustancia volátil, cuya vaporización da lugar a sus brillantes despliegues cerca del perihelio. [189] En 1836, el matemático alemán Friedrich Wilhelm Bessel , después de observar corrientes de vapor durante la aparición del cometa Halley en 1835, propuso que las fuerzas del chorro de material en evaporación podrían ser lo suficientemente grandes como para alterar significativamente la órbita de un cometa, y argumentó que los movimientos no gravitacionales del cometa de Encke resultaron de este fenómeno. [190]

En 1950, Fred Lawrence Whipple propuso que en lugar de ser objetos rocosos que contienen algo de hielo, los cometas eran objetos helados que contienen algo de polvo y rocas. [191] Este modelo de "bola de nieve sucia" pronto se convirtió aceptado y parecía estar apoyado por las observaciones de una armada de naves espaciales (incluyendo la Agencia Espacial Europea 's Giotto sonda y de la Unión Soviética Vega 1 y Vega 2 ) que volaba por el estado de coma del cometa Halley en 1986, fotografió el núcleo y observó chorros de material en evaporación. [192]

El 22 de enero de 2014, los científicos de la ESA informaron de la detección, por primera vez definitiva, de vapor de agua en el planeta enano Ceres , el objeto más grande del cinturón de asteroides. [193] La detección se realizó utilizando las capacidades de infrarrojo lejano del Observatorio Espacial Herschel . [194] El hallazgo es inesperado porque los cometas, no los asteroides, generalmente se considera que "brotan chorros y plumas". Según uno de los científicos, "las líneas se vuelven cada vez más borrosas entre cometas y asteroides". [194] El 11 de agosto de 2014, los astrónomos publicaron estudios, utilizando el Atacama Large Millimeter / Submillimeter Array (ALMA) por primera vez, que detallaban la distribución de HCN , HNC , H2CO y polvo dentro de las comas de los cometas C / 2012 F6 (Lemmon) y C / 2012 S1 (ISON) . [195] [196]

Misiones de naves espaciales

  • El Halley Armada describe la colección de misiones espaciales que visitó y / o hace observaciones del cometa Halley 1980 perihelio. El transbordador espacial Challenger estaba destinado a hacer un estudio del cometa Halley en 1986, pero explotó poco después de su lanzamiento.
  • Impacto profundo . Continúa el debate sobre cuánto hielo hay en un cometa. En 2001, la nave espacial Deep Space 1 obtuvo imágenes de alta resolución de la superficie del cometa Borrelly . Se encontró que la superficie del cometa Borrelly es caliente y seca, con una temperatura de entre 26 a 71 ° C (79 a 160 ° F) y extremadamente oscura, lo que sugiere que el hielo ha sido eliminado por calentamiento y maduración solar, o está oculto por el material hollín que recubre a Borrelly. [197] En julio de 2005, la sonda Deep Impact hizo estallar un cráter en el cometa Tempel 1 para estudiar su interior. La misión arrojó resultados que sugieren que la mayor parte del hielo de agua de un cometa está debajo de la superficie y que estos depósitos alimentan los chorros de agua vaporizada que forman la coma de Tempel 1. [198] Renombrado como EPOXI , hizo un sobrevuelo del cometa Hartley 2 en 4 de noviembre de 2010.
  • Ulises . En 2007, la sonda Ulysses pasó inesperadamente a través de la cola del cometa C / 2006 P1 (McNaught), que fue descubierto en 2006. Ulysses se lanzó en 1990 y la misión prevista era que Ulysses orbitara alrededor del sol para su posterior estudio en todas las latitudes. .
  • Stardust . Los datos de la misión Stardust muestran que los materiales recuperados de la cola de Wild 2 eran cristalinos y solo podrían haber "nacido en el fuego", a temperaturas extremadamente altas de más de 1.000 ° C (1.830 ° F). [199] [200] Aunque los cometas se formaron en el Sistema Solar exterior, se cree que la mezcla radial de material durante la formación inicial del Sistema Solar redistribuyó el material por todo el disco protoplanetario. [201] Como resultado, los cometas también contienen granos cristalinos que se formaron en el temprano y cálido Sistema Solar interior. Esto se ve en los espectros de los cometas, así como en las misiones de retorno de muestras. Más reciente aún, los materiales recuperados demuestran que el "polvo de cometa se asemeja a materiales de asteroides". [202] Estos nuevos resultados han obligado a los científicos a repensar la naturaleza de los cometas y su distinción de los asteroides. [203]
  • Rosetta . La sonda Rosetta orbitó al cometa Churyumov-Gerasimenko . El 12 de noviembre de 2014, su módulo de aterrizaje Philae aterrizó con éxito en la superficie del cometa, la primera vez que una nave espacial ha aterrizado en un objeto de este tipo en la historia. [204]

Grandes cometas

Xilografía del Gran Cometa de 1577

Aproximadamente una vez por década, un cometa se vuelve lo suficientemente brillante como para que un observador casual lo note, lo que lleva a que dichos cometas sean designados como grandes cometas . [150] Predecir si un cometa se convertirá en un gran cometa es notoriamente difícil, ya que muchos factores pueden hacer que el brillo de un cometa se desvíe drásticamente de las predicciones. [205] Hablando en términos generales, si un cometa tiene un núcleo grande y activo, pasará cerca del Sol y no será oscurecido por el Sol visto desde la Tierra cuando esté más brillante, tiene la posibilidad de convertirse en un gran cometa. Sin embargo, el cometa Kohoutek en 1973 cumplió con todos los criterios y se esperaba que se volviera espectacular, pero no lo hizo. [206] El cometa West , que apareció tres años después, tenía expectativas mucho menores, pero se convirtió en un cometa extremadamente impresionante. [207]

El Gran Cometa de 1577 es un conocido ejemplo de gran cometa. El Gran Cometa de 1577 pasó cerca de la Tierra como un cometa no periódico y fue visto por muchos, incluidos los astrónomos conocidos Tycho Brahe y Taqi ad-Din . Las observaciones de este cometa condujeron a varios hallazgos importantes con respecto a la ciencia cometaria, especialmente para Brahe.

A finales del siglo XX se produjo una brecha prolongada sin la aparición de grandes cometas, seguida de la llegada de dos en rápida sucesión: el cometa Hyakutake en 1996, seguido del Hale-Bopp , que alcanzó el brillo máximo en 1997 después de haber sido descubierto dos años antes. El primer gran cometa del siglo XXI fue C / 2006 P1 (McNaught), que se hizo visible a simple vista en enero de 2007. Fue el más brillante en más de 40 años. [208]

Cometas que rozan el sol

Un cometa que roza el sol es un cometa que pasa muy cerca del Sol en el perihelio, generalmente a unos pocos millones de kilómetros. [209] Aunque los pequeños raspadores solares pueden evaporarse por completo durante una aproximación tan cercana al Sol , los rascadores solares más grandes pueden sobrevivir a muchos pasajes por el perihelio. Sin embargo, las fuertes fuerzas de marea que experimentan a menudo conducen a su fragmentación. [210]

Aproximadamente el 90% de los raspadores solares observados con SOHO son miembros del grupo Kreutz , que se originan todos de un cometa gigante que se dividió en muchos cometas más pequeños durante su primer paso por el Sistema Solar interior. [211] El resto contiene algunos raspadores solares esporádicos, pero se han identificado otros cuatro grupos de cometas relacionados entre ellos: los grupos Kracht, Kracht 2a, Marsden y Meyer. Los grupos Marsden y Kracht ambos parecen estar relacionados con el cometa 96P / Machholz , que también es el padre de dos corrientes de meteoros , la Cuadrántidas y la Ariétidas . [212]

Cometas inusuales

Diagrama de Euler que muestra los tipos de cuerpos del Sistema Solar.

De los miles de cometas conocidos, algunos exhiben propiedades inusuales. El cometa Encke (2P / Encke) orbita desde fuera del cinturón de asteroides hasta el interior de la órbita del planeta Mercurio, mientras que el cometa 29P / Schwassmann-Wachmann actualmente viaja en una órbita casi circular enteramente entre las órbitas de Júpiter y Saturno. [213] 2060 Quirón , cuya órbita inestable se encuentra entre Saturno y Urano , se clasificó originalmente como un asteroide hasta que se notó un coma débil. [214] De manera similar, el cometa Shoemaker – Levy 2 fue designado originalmente como asteroide 1990 UL 3 . [215] (Véase también Destino de los cometas , más arriba)

Centauros

Los centauros suelen comportarse con características tanto de asteroides como de cometas. [216] Los centauros se pueden clasificar como cometas como 60558 Echeclus y 166P / NEAT . 166P / NEAT se descubrió mientras exhibía un coma, por lo que se clasifica como cometa a pesar de su órbita, y 60558 Echeclus se descubrió sin coma pero luego se activó, [217] y luego se clasificó como cometa y asteroide ( 174P / Echeclus). Un plan para Cassini implicaba enviarlo a un centauro, pero la NASA decidió destruirlo en su lugar. [218]

Un cometa se puede descubrir fotográficamente usando un telescopio de campo amplio o visualmente con binoculares . Sin embargo, incluso sin acceso a equipos ópticos, el astrónomo aficionado aún puede descubrir un cometa que roza el sol en línea descargando imágenes acumuladas por algunos observatorios satelitales como SOHO . [219] El cometa 2000 del SOHO fue descubierto por el astrónomo aficionado polaco Michał Kusiak el 26 de diciembre de 2010 [220] y ambos descubridores de Hale-Bopp utilizaron equipo de aficionados (aunque Hale no era un aficionado).

Perdió

Varios cometas periódicos descubiertos en décadas anteriores o siglos anteriores ahora son cometas perdidos . Sus órbitas nunca se conocieron lo suficientemente bien como para predecir apariciones futuras o los cometas se han desintegrado. Sin embargo, ocasionalmente se descubre un cometa "nuevo" y el cálculo de su órbita muestra que es un cometa viejo "perdido". Un ejemplo es el cometa 11P / Tempel – Swift – LINEAR , descubierto en 1869 pero no observable después de 1908 debido a las perturbaciones de Júpiter. No se volvió a encontrar hasta que LINEAR lo redescubrió accidentalmente en 2001. [221] Hay al menos 18 cometas que encajan en esta categoría. [222]

La descripción de los cometas en la cultura popular está firmemente arraigada en la larga tradición occidental de ver a los cometas como presagios de fatalidad y presagios de cambios que alteran el mundo. [223] El cometa Halley por sí solo ha provocado una gran cantidad de publicaciones sensacionalistas de todo tipo en cada una de sus reapariciones. Se notó especialmente que el nacimiento y la muerte de algunas personas notables coincidieron con apariciones separadas del cometa, como con los escritores Mark Twain (quien correctamente especuló que "saldría con el cometa" en 1910) [223] y Eudora Welty , a cuya vida Mary Chapin Carpenter dedicó la canción " Halley Came to Jackson ". [223]

En tiempos pasados, los cometas brillantes a menudo inspiraban pánico e histeria en la población en general, y se los consideraba malos presagios. Más recientemente, durante el paso del cometa Halley en 1910, la Tierra pasó por la cola del cometa, y los informes de periódicos erróneos inspiraron el temor de que el cianógeno en la cola pudiera envenenar a millones, [224] mientras que la aparición del cometa Hale-Bopp en 1997 desencadenó la suicidio masivo del culto Heaven's Gate . [225]

En la ciencia ficción , el impacto de los cometas se ha descrito como una amenaza superada por la tecnología y el heroísmo (como en las películas de 1998 Deep Impact y Armageddon ), o como un desencadenante del apocalipsis global ( Lucifer's Hammer , 1979) o zombies ( Night of the Cometa , 1984). [223] En Off on a Comet de Julio Verne , un grupo de personas está varado en un cometa que orbita el Sol, mientras que una gran expedición espacial tripulada visita el cometa Halley en la novela 2061 de Sir Arthur C. Clarke : Odisea Tres . [226]

  • Cometa C / 2020 F3 NEOWISE

  • Cometa C / 2006 P1 (McNaught) tomado de Victoria, Australia 2007

  • El Gran Cometa de 1882 es miembro del grupo Kreutz.

  • Gran cometa 1861

  • Cometa Hyakutake ( rayos X , satélite ROSAT )

  • "Asteroide activo" 311P / PANSTARRS con varias colas [227]

  • Comet Siding Spring ( Hubble ; 11 de marzo de 2014)

  • Mosaico de 20 cometas descubierto por el telescopio espacial WISE

  • NEOWISE : primeros cuatro años de datos a partir de diciembre de 2013

  • C / 2011 W3 (Lovejoy) se dirige hacia el Sol

  • Vista desde el impactador en sus últimos momentos antes de golpear el cometa Tempel 1 durante la misión Deep Impact

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    La NASA está desarrollando un arpón de cometa para devolver muestras a la Tierra

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    El cometa Encke pierde su cola

    • El gran chapoteo
    • Añadas de cometas
    • Lista de cráteres de impacto en la Tierra
    • Lista de posibles estructuras de impacto en la Tierra
    • Listas de cometas

    Notas al pie

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      19P / Borrelly: Usando el volumen de un elipsoide de 8x4x4km *, una densidad de 0.3 g / cm 3 produce una masa de 2.0E + 13 kg.
      81P / Wild: Usando el volumen de un elipsoide de 5.5x4.0x3.3 km * una densidad de 0.6 g / cm 3 produce una masa de 2.28E + 13 kg.
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      • Clairaut (enero de 1759) "Mémoire sur la cométe de 1682", Le Journal des Sçavans , págs. 38–45. En P. 44, Clairaut predijo que el cometa Halley regresaría a mediados de abril de 1759. De la p. 44: "... il me paroît que la Cométe atteue doit passer à son périhélie vers le milieu du mois d'Avril prochain". (… Me parece que el cometa esperado debe pasar su perihelio hacia mediados de abril próximo.) En la p. 40, Clairaut declaró que su predicción podría ser ligeramente incorrecta debido a la presencia de planetas desconocidos más allá de Saturno: "Un corps qui passe dans des régions aussi éloignées, & qui échappe à nos yeux pendant des intervalles aussi longs, pourroit être soumis à des forces totalement inconnues; telles que l'action d'autres Cométes, ou même de quelque planéte toujours trop distante du Soleil pour être jamais apperçue. " (Un cuerpo [es decir, el cometa Halley] que pasa a regiones tan remotas, y que escapa a nuestros ojos durante intervalos tan largos, puede estar sujeto a fuerzas totalmente desconocidas; como la acción de otros cometas, o incluso de algún planeta siempre demasiado lejos del sol para ser percibido.)
      El 7 de abril de 1759, el astrónomo francés Joseph-Nicolas Delisle anunció a la Real Academia de Ciencias de París que él y su asistente Charles Messier habían observado el regreso del cometa Halley, como se predijo:
      • de l'Isle (junio de 1759) "Lettre de M. de l'Isle ... contenant la découverte du retour de la Comète de 1682, ..." (Carta del Sr. de l'Isle ... que contiene el descubrimiento del regreso del cometa de 1682), Le Journal des Sçavans , págs. 356–364.
      De l'Isle admitió posteriormente que el regreso del cometa había sido visto por primera vez por un granjero y astrónomo aficionado alemán, Georg Palitzsch :
      • de l'Isle (agosto de 1759) "Seconde lettre de M. de l'Isle", Le Journal des Sçavans , págs. 523-529. Desde p. 526: "... j'ai reçu une Lettre d'Heidelberg le premier Avril au soir, dans laquelle l'on m'écrit que l'on a publié à Leipsick le 24 Janvier de cette année un Mémoire Allemand dans lequel il est dit que cette Comète a été vue en Saxe par un Paysan, nommé Palisch, le 25 & 26 Décembre de l'année dernière; j'ai bien de la peine à concevoir comentario ce Paysan aura pû la découvrir, cette Comète,… " (… I Recibí una carta de Heidelberg el primero de abril por la noche, en la que se me escribe que se había publicado en Leipzig el 24 de enero de este año una memoria alemana en la que se dice que este cometa había sido visto en Sajonia por un campesino, llamado Palisch, el 25 y 26 de diciembre del año pasado; apenas puedo concebir cómo este campesino pudo haberlo descubierto, este cometa,…)
      La historia detrás del redescubrimiento del cometa Halley fue contada por Joseph Lalande en:
      • Delalande, Tables astronomiques de M. Halley,… Et l'Histoire de la Comete de 1759. [Tablas astronómicas del Sr. Halley,… y la historia del cometa de 1759.] (París, Francia: Durand, 1759), págs. 91 y sigs. Lalande reconoció las contribuciones de Madame Lepaute para predecir el regreso del cometa Halley en la p. 110. De p. 110: "... mais il faut convenir que cette suite inmense de detalles m'eût semblé effrayante, si Madame LEPAUTE , appliquée depuis long-temps & avec succès aux calculs Astronomiques, n'en eût partagé le travail." (... pero debo admitir que esta inmensa serie de detalles me habría parecido aterrador si Madame LEPAUTE , [que se ha aplicado durante mucho tiempo [a sí misma] con éxito a los cálculos astronómicos, no hubiera participado en el trabajo).
      Ver también:
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    • International Comet Quarterly por la Universidad de Harvard
    • Catálogo de la evolución orbital de pequeños cuerpos del sistema solar
    • Demostraciones científicas: hacer un cometa por el laboratorio nacional de alto campo magnético
    • Cometas: de los mitos a la realidad , exposición sobre la biblioteca digital del Observatorio de París