Cometele, obiectele spectaculoase de pe cer

Cometele sunt uneori vizibile cu ochiul liber, astfel că sunt cunoscute încă din Antichitate și au fost reprezentate în unele lucrări de artă vechi.

În credința populară, apariția unei comete era asociată cu un semn bun sau rău, în funcție de cazuri. Potrivit lui Aristotel, cometele erau considerate un fenomen atmosferic. Natura extraterestră a cometelor a fost demonstrată abia în 1577 de Tycho Brahe, care a efectuat măsurători arătând că cometele puteau fi mai îndepărtate decât Luna. Unele comete au avut o importanță istorică. În special, întoarcerea cometei 1P/Halley în 1758 a fost prezisă de Edmond Halley. Această predicție a permis demonstrarea teoriei gravitației newtoniene. De asemenea, cometa 1P/Halley a fost prima cometă la care a ajuns o sondă spațială, în 1986.

Unele comete au o orbită foarte eliptică, iar distanța lor față de Soare poate varia semnificativ pe parcursul orbitei. Astfel, atunci când se apropie, ele dezvoltă o activitate: nucleul lor este înconjurat de o atmosferă formată din gaze și praf. Deși are o densitate scăzută, această atmosferă poate fi foarte extinsă și strălucitoare. Această activitate este ceea ce distinge cometele de alte corpuri mici din sistemul solar.

În prezent, au fost observate aproape 5.000 de comete. De asemenea, de la 1P/Halley, la alte 6 comete au ajuns sonde spațiale: 26P/Grigg-Skjellerup, 19P/Borelly, 9P/Tempel, 81P/Wild 2, 103P/Hartley 2 și 67P/Churyumov-Gerasimenko (Rosetta din august 2014).

Tipuri comete

Ele sunt clasificate în funcție de perioada lor de revoluție:

• cometele cu o perioadă mai mică de 200 de ani sunt numite comete cu perioadă scurtă,

• iar cele cu o perioadă mai mare de 200 de ani sunt numite comete cu perioadă lungă. Înclinația orbitelor cometelor cu perioadă scurtă este în general aproape de planul ecliptic, în timp ce cometelor cu perioadă lungă le revine o înclinație aleatorie. Este posibil ca cometele cu perioadă lungă să evolueze în comete cu perioadă scurtă ca urmare a interacțiunilor gravitaționale cu planetele gigantice.

• De asemenea, se distinge familia cometelor lui Jupiter care au perioade orbitale mai mici de 20 de ani. Aceste comete sunt denumite astfel deoarece orbitele lor sunt determinate prin influența gravitațională a lui Jupiter. În plus, având înclinații mici și un sens de revoluție în jurul Soarelui identic cu cel al planetelor, aceste comete își găsesc probabil originea în centura lui Kuiper.

Cometele ale căror orbite prezintă perioade foarte lungi și înclinații aleatorii ar proveni dintr-un rezervor numit „norul lui Oort”. Acesta s-ar afla între 50.000 și 100.000 unități astronomice și ar avea forma unei coji sferice care înconjoară întregul sistem solar.

Este important de menționat că niciun corp nu a fost observat vreodată la astfel de distanțe față de Soare; astfel că existența norului lui Oort este dedusă doar din observațiile cometelor cu perioade lungi. Densitatea materiei fiind foarte scăzută la astfel de distanțe față de Soare, cometele din norul lui Oort nu s-au format in situ. Ele s-ar fi agregat în zona planetelor gigantice și ar fi fost ejectate ca urmare a interacțiunilor gravitaționale.

Structură comete

Activitatea cometară, adică dezvoltarea unei atmosfere subțiri care înconjoară nucleul solid, este caracteristica ce distinge cometele de celelalte corpuri mici din sistemul solar. Dezvoltarea acestei atmosfere subțiri se datorează sublimării gheții conținute în nucleu. Această sublimare este provocată de încălzirea nucleului atunci când acesta se apropie de Soare. Astfel, când cometele se află la câteva unități astronomice de Soare, se observă diferite structuri mari:

• Nucleul

• atmosferă în expansiune, numită și coamă, care înconjoară nucleul și corespunde zonei celei mai strălucitoare a cometelor. Diametrul acestei atmosfere este de ordinul a 10.000 până la 100.000 de kilometri.

• coadă de praf de culoare ușor galbenă. Această culoare se datorează difuziei luminii solare de către granule. Direcția sa este opusă traiectoriei cometei pe orbita sa în jurul Soarelui și este ușor curbată din cauza presiunii radiației care acționează asupra granulelor. Lungimea cozii de praf poate atinge 10 milioane de kilometri

• coadă de ionii de culoare albastră, datorită emisiunii ionului CO+. Această coadă de ioni este dreaptă și orientată în direcția Soare-cometă. Această direcție privilegiată rezultă din interacțiunea dintre ionii cometari și vântul solar. Coadă de ioni poate atinge o dimensiune de aproximativ 100 milioane de kilometri.

• De asemenea, deși invizibil la lungimile de undă vizibile, un nor de hidrogen atomic înconjoară atmosfera cometară.

Compoziție comete

Compoziția cometelor poate fi determinată prin observații efectuate din sol și din orbita terestră în toate domeniile lungimii de undă. Aceste observații au permis detectarea a peste 20 de molecule gazoase în coamă. Apa este molecula cea mai abundentă; dioxidul de carbon (CO2) și monoxidul de carbon (CO) prezintă abundențe mari, în jur de 10%. Aceste molecule gazoase prezintă o mare diversitate chimică, iar unele sunt relativ complexe, cum ar fi ciano-acetilena (HC3N) sau etilen glicol (HO-CH2-CH2-OH). Pe de altă parte, natura unor minerale poate fi determinată și prin observații la distanță. Astfel, granulele cometare sunt majoritar constituite din silicate. Granule din coama unei comete au fost colectate de misiunea Stardust, în 2006, după vizita la cometa 81P/Wild2.

Obiecte trans-neptuniene

O să discutăm aici și de alte obiecte din sistemul solar care se află dincolo de orbita lui Neptun, de obiectele trans-neptuniene.

Primul obiect trans-neptunian cunoscut este Pluton, descoperit în 1930. Acesta a fost considerat a noua planetă a sistemului solar, înainte de a fi clasificat ca planetă pitică în 2006. Existența multor obiecte dincolo de Neptun a fost postulate de K.E. Edgeworth în 1949 și apoi de G.P. Kuiper în 1951. Până în 1992, Pluton și cel mai mare satelit al său, Charon, erau singurele obiecte trans-neptuniene cunoscute. Descoperirea unui nou obiect Kuiper în 1992 marchează începutul unei cercetări sistematice a obiectelor trans-neptuniene care acum sunt în jurul a 2.000.

• Aproximativ jumătate dintre obiectele trans-neptuniene au orbite dincolo de Neptun cu excentricități scăzute (e < 0.2) și axe semi-mari de obicei între 37 și 48 unități astronomice. Aceste obiecte trans-neptuniene sunt numite obiecte Kuiper clasice și formează centura Kuiper. Această centură are o structură similară cu cea a centurii principale de asteroizi și este structurată prin rezonanțe cu orbita lui Neptun. Astfel, multe dintre obiectele Kuiper, inclusiv Pluton, sunt în rezonanță 2:3 cu Neptun.

• Pe de altă parte, un număr tot mai mare de obiecte trans-neptuniene prezintă orbite cu excentricitate mare (e > 0.2), perihelie dincolo de orbita lui Neptun și axe semi-mari mai mari de 48 unități astronomice. Aceste obiecte fac parte din discul dispersat sau împrăștiat. Cel mai masiv obiect din acest disc dispersat este Eris. Se poate observa că orbita lui Sedna, cu un periheliu de 76 UA și un afeliu de aproximativ 900 UA, este cu adevărat excepțională. De asemenea, Sedna poate fi considerat un obiect al norului lui Oort intern.

Obiectele aflate astăzi în centura Kuiper și norul lui Oort, partea interioară, s-au format foarte probabil în zona actuală a planetelor gigantice. Ulterior, acestea au fost împinse la distanțe heliocentrice mai mari ca urmare a interacțiunilor gravitaționale cu planetele gigantice.

Imagini: NASA, ESA, ESO, The Yerkes Observatory