Il ghiaccio amorfo fece esplodere la cometa Holmes [ita-eng]

Posted on febbraio 23, 2010

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17P/Holmes, o Cometa Holmes, è una cometa periodica del Sistema Solare, appartenente alla famiglia cometaria di Giove. È stata scoperta dall’astrofilo Edwin Holmes il 6 novembre 1892. Dopo l’esplosione del 2007, una nuova ricerca ne spiega le cause.

La prima orbita ellittica della cometa Holmes fu calcolata in modo indipendente da Heinrich Kreutz e da George Mary Searle. Ne fu quindi determinata la data del perielio, il 13 giugno, ed il periodo orbitale, 6,9 anni. Questi calcoli dimostrarono definitivamente che non si trattava del ritorno della cometa 3D/Biela. Furono osservati i successivi due passaggi, nel 1899 e nel 1906, dopo i quali la cometa andò perduta finché non fu riscoperta il 6 luglio 1964 da Elizabeth Roemer dello US Naval Observatory (Osservatorio navale degli Stati Uniti). Grazie alle predizioni computerizzate di Brian G. Marsden, la cometa è stata osservata in tutti i passaggi successivi.

Nell’ottobre del 2007, in sole 42 ore, la cometa ha subito un incremento di luminosità che l’ha portata da una magnitudine apparente di 17 (praticamente fuori dalla portata della maggior parte dei telescopi amatoriali), ad una magnitudine di 2,8 (visibile ad occhio nudo) anche nei cieli luminosamente inquinati delle città. Durante questa fase di incremento della luminosità, sono stati osservati dei frammenti separarsi dal nucleo cometario abbinati al rilascio di un gran quantitativo di polveri. L’evento principale è avvenuto intorno al 24 ottobre. Il nucleo cometario ha manifestato l’incremento nell’attività mentre si trovava in prossimità dell’opposizione, e la coda, che punta in direzione opposta al Sole, è rimasta nascosta agli osservatori da Terra dal nucleo stesso. La cometa è quindi apparsa come una sfera luminosa.

Sulla base di calcoli orbitali e delle misurazioni della luminosità mostrata in precedenza dell’ outbust del 2007, il diametro del nucleo cometario è stato stimato in 3,4 km. Nel tardo ottobre 2007 il diametro della chioma è aumentato da 3,3 minuti d’arco a più di 13 minuti d’arco, circa la metà del diametro che la Luna sottende in cielo. Ad una distanza di 2 UA, tale dimensione apparente corrisponde ad un diametro reale di un milione di chilometri, o circa il 70% del diametro del Sole. Per confronto, la Luna dista 380.000 km dalla Terra. Quindi, la chioma della cometa Holmes era una sfera dal diametro maggiore di quello dell’orbita della Luna intorno alla Terra. A metà novembre, per il materiale della chioma è stato stimata una velocità di espansione di 500 m/s, ed un diametro di 1,4 milioni di chilometri, pari a quello del Sole. Per un brevissimo periodo, la cometa ha poseduto l’atmosfera più estesa del Sistema solare.

È interessante osservare alcune similitudini tra gli eventi del 1892 e quelli del 2007. In entrambi i casi, la cometa è entrata in outbusrt 5-6 mesi prima di raggiungere il perielio, ed entrambi gli eventi hanno mostrato simili evoluzioni in apparenza della chioma e della coda. Inoltre, sebbene la cometa abbia effettuato numerosi transiti al perielio nel periodo compreso tra le due date, non sono stati osservati eventi simili.Nel marzo del 2008, la cometa è stata fotografata tramite il Telescopio spaziale Spitzer rivelando caratteristiche morfologiche che non erano mai state osservate su una cometa. Sono stati osservati un guscio esterno, composto da polveri sottili, il nucleo (il punto brillante al centro dell’immagine) e le particelle espulse dalla cometa durante l’esplosione.

Una nuova ricerca di William Reach del California Institute of Technology di Pasadena e dei suoi colleghi, ha appurato che che il responsabile dell’esplosione del 2007 potrebbe essere una forma esotica e instabile di ghiaccio d’acqua al centro della cometa.

Quando l’acqua gela naturalmente sulla Terra, si forma una struttura altamente regolare di cristallo. Si crea a temperature molto più basse del sistema solare esterno, dove le comete condensa il gas primordiale e le polveri. Le molecole d’acqua avrebbero formando il cosiddetto ghiaccio amorfo. Quando il ghiaccio è riscaldato a -133 ° C, ritorna alla comune forma cristallina. Ciò spreme il gas intrappolato nel ghiaccio amorfo rilasciando anche calore che può essere la causa dell’esplosione luminosa.

Il calore del Sole potrebbe aver innescato una tale conversione nella cometa 17P/Holmes,con il rilascio a pressione dei gas da una cavità, dice team di REACH (Icarus, DOI: 10.1016/j.icarus.2010.01.020). La dimensione della nube di detriti creatasi dall’esplosione 2007 suggerisce che l’esplosione era potente come la detonazione di 31 kiloton di TNT o una piccola bomba nucleare.

Per rilasciare questa energia sarebbe necessario un milione di tonnellate di ghiaccio amorfo, cioè solo una piccola frazione della massa di 3-4 km del nucleo cometario.
Ma David Jewitt della University of California di Los Angeles, avverte che il gas potrebbe semplicemente fuoriuscire attraverso le fessure del ghiaccio amorfo, piuttosto che ruttare ad alta pressione. “Ci sono prove che la resistenza alla trazione di nuclei di comete sono molto basse”, dice. Questo suggerisce che i nuclei delle comete potrebbero non essere in grado di contenere i gas abbastanza a lungo per evitare che si verifichi un’esplosione.
Adattamento a cura di Arthur McPaul

English story
Sun’s warmth blows comet’s icy heart apart

THREE years ago, the comet 17P/Holmes exploded with a blast comparable to a small nuclear bomb. Would you believe that an exotic form of ice was responsible?
Comet 17P/Holmes became a million times brighter when it erupted in 2007. A freak collision with an asteroid could have explained that blast, had it been a one-off. But the same comet also exploded in 1892, suggesting something else might be triggering the outbursts. Now William Reach of the California Institute of Technology in Pasadena and his colleagues think the culprit may be an exotic and unstable form of water ice at the comet’s heart.
When water freezes naturally on Earth, it forms a highly regular crystal structure. It’s a different story at the much lower temperatures of the outer solar system, where comets condensed from primordial gas and dust. The water molecules would have stuck together much more haphazardly, forming so-called amorphous ice. When such ice is warmed to -133 °C, it reverts to the familiar crystalline form. This would squeeze out any gases trapped within the amorphous ice during the comet’s formation. Heat would also be released, perhaps prompting a runaway conversion of any nearby amorphous ice.
The sun’s heat may have triggered such a conversion in comet 17P/Holmes, with pressure from the released gases blasting a hole in its side, says Reach’s team (Icarus, DOI: 10.1016/j.icarus.2010.01.020). The size of the debris cloud created by the 2007 blast suggests that the explosion was as powerful as the detonation of 31 kilotonnes of TNT or a small nuclear bomb.
The comet’s debris cloud suggests that the explosion was as powerful as a nuclear bomb
To release this much energy would require the transformation of a million tonnes of amorphous ice, just a fraction of the mass of the comet’s 3.4-kilometre nucleus.
But David Jewitt of the University of California, Los Angeles, cautions that gas might simply leak out through cracks in amorphous ice, rather than build to the high pressures needed for a violent eruption. “There is evidence that the tensile strengths of comet nuclei are very low,” he says. This suggests that the nuclei of comets may not be able to contain the gases long enough for an explosion to occur.
Fonti:
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Posted in: comet 17P/Holmes