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Misteriosa fuente de calor en un cometa con alta emanación de alcohol

El cometa 46P / Wirtanen estaba liberando una cantidad inusual de alcohol cuando hizo su histórico sobrevuelo de la Tierra hace dos años y medio.

El cometa 46P/Wirtanen, fotografiado el 29 de Noviembre de 2018.
El cometa 46P/Wirtanen, fotografiado el 29 de Noviembre de 2018.
José J. Chambó (www.cometografia.es)

El cometa 46P / Wirtanen estaba liberando una cantidad inusual de alcohol cuando hizo su histórico sobrevuelo de la Tierra hace dos años y medio.

Ese es uno de los hallazgos del último estudio, publicado por detectives de cometas, realizado después de observar 46P / Wirtanen con el Observatorio W. M. Keck en Hawai.

"46P / Wirtanen tiene una de las proporciones de alcohol a aldehído más altas medidas en cualquier cometa hasta la fecha", dijo en un comunicado Neil Dello Russo, científico cometario del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins y coautor del estudio. "Esto nos da información sobre cómo se distribuyeron las moléculas de carbono, oxígeno e hidrógeno en el sistema solar temprano donde se formó Wirtanen".

Los datos del Observatorio Keck también revelaron una característica extraña. Normalmente, a medida que los cometas orbitan más cerca del Sol, las partículas congeladas en su núcleo se calientan, luego hierven o subliman, pasando directamente del hielo sólido al gas, saltándose la fase líquida. Este proceso, llamado desgasificación, es lo que produce la coma, una capa gigante de gas y polvo que brilla alrededor del núcleo del cometa. A medida que el cometa se acerca aún más al Sol, la radiación solar empuja parte del coma lejos del cometa, creando las colas.

Sin embargo, con el cometa 46P / Wirtanen, el equipo hizo un extraño descubrimiento: otro proceso más allá de la radiación solar está calentando misteriosamente el cometa.

"Curiosamente, encontramos que la temperatura medida para el gas de agua en el coma no disminuyó significativamente con la distancia al núcleo, lo que implica un mecanismo de calentamiento", dijo la coautora Erika Gibb, profesora y directora del Departamento de Física y Astronomía de Universidad de Missouri - St. Louis.

Gibb dice que hay un par de posibles explicaciones. Una es una reacción química en la que la luz solar puede ionizar algunos átomos o moléculas en el coma denso cerca del núcleo, liberando electrones de alta velocidad. Cuando estos electrones supercargados chocan con otra molécula, pueden transferir parte de su energía cinética y calentar el gas de agua en la coma.

"Otra posibilidad es que haya trozos sólidos de hielo saliendo de 46P / Wirtanen", dijo Gibb. "Hemos visto esto en algunos cometas visitados por naves espaciales, en particular Hartley 2 durante la misión EPOXI de la NASA. Esos trozos de hielo se alejan del núcleo y se subliman, liberando energía más allá en el coma".

Este escenario sería consistente con las observaciones de otros cometas hiperactivos como 46P / Wirtanen, una clase de cometas que liberan más agua de la esperada si liberan todos sus gases directamente de sus núcleos helados cuando se acercan al Sol. El agua arroja en forma de gas, pero puede condensarse más tarde en líquido si llegara a la superficie de un planeta. Esta es la razón por la que los científicos sospechan que los cometas, así como los asteroides, pueden haber entregado el agua que forma los océanos de la Tierra.

Los datos del Observatorio Keck mostraron que el cometa Wirtanen exhibió relativamente más moléculas de agua más lejos en el coma después de la sublimación en comparación con otras moléculas, a saber, etano, cianuro de hidrógeno y acetileno. Esto sugiere que se está liberando agua adicional de los granos helados en el coma interno, lo cual es un resultado significativo proveniente de un telescopio terrestre.

Tales observaciones se han realizado con naves espaciales que visitan otros cometas, pero pueden ser difíciles de estudiar desde el suelo debido a la interferencia del agua en la atmósfera terrestre. Para abordar esto, los estudios terrestres han utilizado una técnica para apuntar a las transiciones de agua que no están bloqueadas por la atmósfera; esto permite obtener observaciones infrarrojas detalladas del Observatorio Keck que muestran cómo se distribuye el elemento volátil más abundante dentro de la coma de un cometa.

La NASA otorgó a los investigadores tiempo de telescopio para observar 46P / Wirtanen en diciembre de 2018 utilizando el espectrógrafo de infrarrojo cercano del Observatorio Keck (NIRSPEC), que se actualizó justo a tiempo para capturar el cometa cuando se acercaba más a la Tierra.

Los datos de NIRSPEC muestran que la composición química del cometa Wirtanen consiste en: acetileno, amoníaco, etano, formaldehído, cianuro de hidrógeno, metanol, agua.

"En tan solo 10 a 20 minutos de observación con NIRSPEC, obtuvimos mediciones de las abundancias y distribuciones espaciales de los componentes químicos del cometa", dijo el coautor Mohi Saki, asistente de investigación graduado de la Universidad de Missouri-St. Louis Departamento de Física y Astronomía. "La detección de especies menores como el amoníaco y el acetileno puede llevar horas con otros instrumentos, incluso para cometas tan brillantes como 46P / Wirtanen. No podemos replicar el nivel de sensibilidad de NIRSPEC para especies menores con ningún otro instrumento de infrarrojo cercano en tan poco tiempo escala."

Los resultados del estudio se publican en 'The Planetary Science Journal'.

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