Els esclats del cometa 12P en ruta cap a la Terra

Els cometes són fràgils agregats, compostos de diminutes partícules micromètriques, gels i matèria orgànica. El més famós és, de fet, el primer del qual el cèlebre astrònom Edmond Halley (1656-1742) va establir la seva naturalesa periòdica i que va anomenar 1P/Halley. Aquest tipus de cometes, que avui dia coneixem com de la Família del Halley, es produeixen quan els cometes de llarg període orbital creuen les òrbites dels planetes gegants, moment en què els anomenem Centaures, i són finalment pertorbats gravitatòriament pels gegants planetaris fins que assoleixen aquest tipus d’òrbites.  

El 2024 esperem un nou pas pel periheli, el punt més proper de la seva òrbita al Sol, del cometa 12P/Pons-Brooks. I això és notícia perquè, en aquests últims mesos, a mesura que el cometa 12P s’acosta a l’astre rei assistim a esclats en la seva lluminositat, en què el cometa sobtadament incrementa la seva brillantor, fins i tot milers de vegades.

Us convido a acompanyar-me per comprendre el mecanisme físic darrere d’aquests esclats i què ens expliquen sobre l’estructura dels cometes.

La natura dels cometes desvelada per les missions espacials

La primera missió espacial que retornà materials d’un cometa per a la seva anàlisi detallada a les nostres sales blanques va ser la missió Stardust de la NASA. Vaig tenir la fortuna de participar en l’equip d’examen preliminar en el qual vaig liderar l’estudi del procés físic de captura d’aquests materials amb l’aerogel, una espècie d’esponja de diòxid de silici, que fem servir per frenar i capturar milers de partícules del cometa 81P/Wild 2. A partir d’aquests estudis hem pogut comprendre que els cometes desprenen partícules en forma d’agregats amb grans minerals micromètrics (http://www.spmn.uji.es/ESP/articulo/Stardust_maps.pdf), fràgils agregats que són propulsats per la mateixa pressió del vapor que generen els dipòsits de gels que contenen aquests cossos.  

Anem per parts. La condensació primigènia d’aquests objectes gelats s’esdevé en regions molt distants, on tant l’aigua com altres substàncies encara més volàtils com el metà i l’amoníac es condensen i es barregen amb matèria orgànica i petits minerals, i formen el que es coneix vulgarment com “gel brut”.

El cometa 12P/Pons-Brooks té aproximadament uns 35 km de diàmetre i és una amalgama d’aquests materials summament porosos. A l’espai, a mesura que un cometa s’aproxima al Sol, quan una d’aquestes zones prístines queda exposada a la radiació solar, sublima sobtadament i la pressió del gas cap a fora arrenca els agregats sòlids per formar un embolcall gasós que és l’anomenada “coma” dels cometes. Si el cometa està exposat a massa calor, podria fins i tot fer fluir l’aigua al seu interior, la qual cosa debilitaria la seva fràgil estructura.

El comportament dels cometes va ser estudiat en detall per la històrica missió Rosetta de l’Agència Europea de l’Espai (ESA) que va estar orbitant durant dos anys el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.

Què li passa al cometa 12P/Pons-Brooks en acostar-se al Sol?

En acostar-se al punt de la seva òrbita més pròxim al Sol (l’anomenat periheli), l’objecte que ens ocupa va escalfant-se progressivament i, a poc a poc, l’emissió de gas i pols es desperta de la seva letargia i s’incrementa. Tinguem en compte que aquests cometes tipus Halley posseeixen òrbites excèntriques que els fan tornar des del punt en la seva òrbita més llunyà al Sol (afeli), que sol trobar-se a diverses desenes de vegades la distància mitjana entre la Terra i el Sol. En aquells llocs el fred és extrem i la sublimació de gels pràcticament és inexistent. En el seu retorn cap al Sol, el cometa, sotmès a una rotació constant, torna a ser escalfat per la seva cara diürna i a irradiar part d’aquesta calor per la cara nocturna. Els esclats que observem ocorren perquè aquest cometa té una superfície bastant prístina en la qual hi ha regions riques en gel molt volàtil, tot i que probablement cobertes per un material aïllant, probablement format pels materials més refractaris que s’han anat apilant sobre les regions prístines.  

A mesura que s’acosta al Sol comencen a escalfar-se aquests materials, però un paràmetre conegut com inèrcia tèrmica evita que la calor assoleixi sobtadament el gel del subsol. No obstant això, en ser cossos porosos, la conducció progressiva d’aquesta calor acaba arribant als dipòsits de gels existents en profunditat, de manera que hi ha el potencial de provocar un sobtat canvi de fase. En aquell moment els materials agregats que quedaven sobre la fina escorça del cometa són expulsats a l’espai pel gas en expansió. Així, de manera relativament sobtada, el cometa llança aquests agregats a la coma del cometa i, en aquesta regió escalfada pel Sol, els agregats mil·limètrics tendeixen a sublimar els seus gels i a desfer-se en els compostos micromètrics que els formen. D’aquesta manera, en generar al seu voltant un núvol de petites partícules capaces de dispersar la llum solar, el cometa sembla patir un ràpid increment de la seva lluminositat. De vegades els esclats incrementen la lluminositat del cometa en centenars o milers de vegades, poc després detectem unes estructures anomenades jets que es desprenen i arquegen des del fals nucli del cometa. En el cas del 17P/Holmes, la coma va arribar a lluir milions de vegades més que abans de l’esclat.

Aquest escenari l’hem pogut reconstruir en base a observar durant dècades el comportament del cometa 29P/Schwassmann-Wachmann 1.

L’últim esclat del cometa 12P/Pons-Brooks

Recentment, en el marc dels estudis que fem sobre cometes des del nostre grup a l’Institut de Ciències de l’Espai (CSIC/IEEC), estem observant de manera contínua l’evolució del cometa 12P/Pons-Brooks. Concretament, en el marc d’un consorci entre l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) i l’Observatori de Pujalt, des de fa temps estem monitoritzant cometes actius per conèixer el seu comportament i comprendre millor les seves propietats.

Figura 1. Imatges del cometa 12P/Pons-Brooks obtingudes el a) 23 de juliol, b) 9 de novembre i c) 23 de novembre de 2023. Totes obtingudes per Albert Sànchez des de l’Observatori de Gualba (Barcelona), emprant un telescopi Schmidt Cassegrain Meade de 35,6 cm d’obertura amb una càmera CCD Sbig ST8 XME i un filtre Cousin de banda R. S’aprecia que el diàmetre angular de la coma creix a mesura que el cometa s’aproxima al Sol i al nostre planeta. En les últimes imatges s’aprecien diversos raigs de partícules que es desprenen del cometa, particularment definits després dels esclats - Imatge: © Albert Sànchez/MPC 442.

El passat 20 de juliol, l’astrònom Elek Tamás, de l’Observatori Harsona (Hongria), va detectar un esclat del cometa 12P/Pons-Brooks que en només una nit va incrementar més de cent vegades la seva lluminositat. Recentment, en el marc de les nostres observacions, Josep Maria Llenas, des de l’Observatori de Pujalt a Barcelona, va detectar un altre esclat que hem monitoritzat amb diversos telescopis de mida mitjana.  

Figura 2. Imatges digitals del cometa 12P/Pons-Brooks obtingudes amb el telescopi CDK de 51 cm de l’Observatori de Pujalt en una seqüència d’imatges amb filtre g’ obtinguda els dies 11, 14 i 18 de novembre de 2023. El cometa s’indica ampliat x5 en una finestra a la cantonada superior esquerra. L’esclat és evident en la imatge del 14 de novembre. S’indica també en aquestes imatges l’orientació del camp de visió, la direcció solar i una escala que mostra un minut d’arc - Imatge © Josep Ma. Llenas/Obs. Pujalt - Josep M. Trigo/CSIC-IEEC.

La visibilitat del cometa

En l’actualitat, la visualització del cometa és assequible a telescopis relativament petits. Dotat d’una aparença d’estrella desenfocada i nebulosa, es projecta ara proper a la famosa estrella Vega de la constel·lació de la Lira. Quan millor podrem observar-ho, de fet amb uns simples prismàtics, serà a partir del mes de febrer del 2024. Per poder veure-ho a simple vista caldrà esperar a finals de març, quan, a priori, el cometa assolirà una magnitud de brillantor de +5, però no podem descartar que llueixi més donada la seva activitat. Malauradament, la geometria des de la qual contemplem la seva aproximació no permetrà veure’l massa separat del Sol. Tot i així podrem gaudir-lo durant el vespre, com podem apreciar en aquestes cartes celestes. En qualsevol cas, estarem vigilants per si decidís sorprendre’ns sobtadament amb un altre dels seus lluminosos i intrigants esclats.

Figura 3. Carta celeste que mostra la trajectòria del cometa 12P en el cel vespertí des del gener al maig del 2024 - Imatge cortesia de Dr. Marc van der Sluys/Department of Physics-Utrecht University.

BIBLIOGRAFIA

Trigo-Rodríguez J.M. (2022) La Terra en perill. L’impacte d’asteroides i cometes, Edicions UB, 202 pàg.

Trigo-Rodríguez J.M. , E. García-Melendo, B. J.R. Davidsson, A. Sánchez, D. Rodríguez, J.Lacruz, J. A. De los Reyes and Sensi Pastor (2008) “Outburst activity in comets: I. Continuous monitoring of comet 29P/ Schwassmann-Wachmann 1”, Astronomy and Astrophysics 485, 599-606.

Trigo-Rodríguez J.M., D.A. García-Hernández, A. Sánchez, J. Lacruz, B.J.R. Davidsson, D. Rodríguez, S. Pastor, J.A. de Los Reyes (2010) “Outburst activity in comets - II. A multiband photometric monitoring of comet 29P/Schwassmann-Wachmann 1”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 409, 1682-1690.