GAT - Gruppo Astronomico Tradatese

Il nostro contributo allo studio della cometa Hyakutake





Il G.A.T., Gruppo Astronomico Tradatese, fa attualmente parte di un CONSORZIO tra i principali Istituti di ricerca professionali italiani, nato ai tempi dell'impatto della cometa Shoemaker-Levy con Giove.
In questo ambito il G.A.T. ha condotto studi di grande rilievo sulla cometa HYAKUTAKE (il 22 Marzo e' stato colto il PRIMO indizio della famosa esplosione del nucleo) ed ha gia' iniziato la campagna per la grande cometa HALE-BOPP, attesa per i prossimi mesi.
Prima della pubblicazione su riviste specializzate, i risultati scientifici preliminari delle ricerche degli Astronomi tradatesi, vengono normalmente presentate su un bollettino interno denominato LETTERA AI SOCI.
Questa pubblicazione, che esce regolarmente da oltre 15 anni, e' ormai arrivata al N.68.
L'estratto che segue, e' una sintesi di quanto pubblicato sulla cometa Hyakutake proprio nella Lettera N.68 e costituisce una introduzione ottimale alla grande serata programmata per il 22 Giugno


Sommario:



1) IL NUCLEO DELLA HYAKUTAKE.
E' tuttora molto incerto se la Hyakutake sia una cometa grossa (diciamo della taglia di 10-15 Km come la Halley) con attivita' normale, oppure una cometa piccola (2-3 Km) con attivita' eccezionale.
Molte indicazioni, sembrano proprio propendere per questa seconda ipotesi.
Vediamo le principali.
In primo luogo c'e' il riuscito tentativo di RIFLESSIONE RADAR, realizzato con la grande antenna da 70 metri di Goldstone, in California, da Steve Ostro (JPL di Pasadena), il maggior esperto a livello mondiale in questo campo.
Nei giorni 24,25,26 e 27 Marzo sono stati sparati contro la cometa radionde di 3,5 cm con potenza di 480 Kilowatt, raccogliendone, dopo oltre 100 secondi, il segnale riflesso.
Gli echi radio sono concordi nel testimoniare la presenza di un nucleo solido non piu' grande di 3 Km, circondato da una chioma di particelle che arrivano alla dimensione massima di 1 cm e che si allontanano dalla zona nucleare ad una velocita' di almeno 10 metri\sec.
(Fig. 1)
Con la stessa tecnica S. Ostro sta attualmente testando l'asteroide 2063 Bacchus ed aveva ottenuto, negli anni scorsi, sensazionali immagini degli asteroidi Castalia (1989), Toutatis (1992) e Geographos (1995).
Una seconda evidenza delle ridotte dimensioni del nucleo della Hyakutake provengono dalla immagini realizzate dallo Space Telescope alle 13,30 T.U. del 25 Marzo.
In quel momento la cometa si trovava alla distanza di 14,9 milioni di Km e la Wide Field Planetary Camera 2 (che ha ripreso, nel rosso, un campo di 3340 Km di lato centrato sul nucleo) aveva la risoluzione teorica di 7,5 Km.
Un nucleo, quindi, di dimensioni maggiori di queste avrebbe potuto essere agevolmente risolto.
In effetti HST, pur avendo fornito le migliori immagini di tre dei frammenti che si erano staccati dalla regione antisolare della cometa il 21 Marzo, NON ne ha per nulla risolto il nucleo: se ne deve concludere che il nucleo della Hyakutake e' decisamente inferiore ai 7 Km, quindi che si tratta di un oggetto intrinsecamente piccolo (su scala cometaria).
(Fig. 2)
Un altro parametro molto importante e' il PERIODO DI ROTAZIONE del nucleo.
Le stime sono state rese possibili dalla scoperta, nella regione nucleare, di grandi getti con posizioni continuamente variabili nel tempo.
Le misure principali sono state fatte realizzate al telescopio NTT dell'ESO e al riflettore da 105 cm di Pic du Midi.
Gia' il 9 Marzo a Pic du Midi si ottennero immagini in cui erano visibili almeno due getti rotanti in senso orario con un periodo piu' probabile di 6,6 h.
Dalle stesse immagini apparve chiaro che la cometa presentava alla Terra il suo emisfero Sud.
Il 19 Marzo questi primi indizi vennero confermati a Pic du Midi, dalla fortunata possibilita' di 6 ore continue di osservazione, dalle 23h24m alle 4h55m.
In questo periodo il team francese diretto da L.Jorda e J.Lecacheux e' riuscito ad ottenere 6 immagini nel rosso, ciascuna con una posa di 5 minuti, guidando direttamente sul nucleo: in ogni immagine comparivano almeno due getti che sembravano ruotare con periodo prossimo a 6,1 h.
(Fig. 3)
Una ulteriore conferma e' venuta da una serie di misurazioni spettroscopiche effettuate per 5 notti, dal 23 al 30 Marzo, dal team di D.Schleicher presso il Lowell Observatory: l'intensita' di varie righe di emissione (tra cui, principalmente, quella dei radicali OH e CN) ha mostrato oscillazioni sempre superiori alle 5 h, con periodi piu' probabili compresi tra 6,25 e 8,55 h.
Si conferma, dunque, una rotazione decisamente molto veloce, se paragonata ai 2 giorni circa della Halley.
Cosa voglia significare questo dato non e' chiaro: l'impressione e' che, comunque, ci possa essere un collegamento con le ridotte dimensioni del nucleo, con la sua evoluzione passata e con la sua eccezionale attivita'.

2) L'ATTIVITA' DEL NUCLEO.
Tutte le testimonianze (di chi ha potuto osservare in condizioni ottimali) concordano nell'attribuire alla Hyakutake, nel momento della minima distanza dalla Terra (0,01018 U.A.
il 25,3 Marzo), una coda azzurra (quindi fondamentalmente gassosa) estesa circa 60!
(Fig. 4)
Ci sembra che questa straordinaria attivita' si possa riscontrare, quantitativamente, in almeno tre caratteristiche: I GETTI, I FRAMMENTI, I DATI SPETTROSCOPICI.
Dei GETTI abbiamo avuto esperienza diretta, in quanto era proprio questo l'obiettivo del nostro programma osservativo (deciso a Roma il 29 Febbraio, nell'ambito dello stesso Consorzio nazionale che tanto bene aveva funzionato ai tempi dell'impatto SL9 con Giove).
In breve ricordiamo che, al riflettore da 33,5 cm (f\4,8) dell'Osservatorio di Sozzago, abbiamo ripreso immagini CCD della zona nucleare della cometa con un filtro infrarosso trasparente tra 0,85 e 3 microns.
In questo modo veniva tagliato il gas e veniva evidenziata solo la polvere.
A partire dalla notte del 20 Marzo e' apparso subito chiaro che TUTTA la regione cometaria affacciata al Sole si e' andata progressivamente ricoprendo di getti inizialmente lineari (in direzione solare) e poi incurvati dal vento solare nella direzione della coda, a mo' di gigantesche 'FONTANE'
(Fig. 5)
Una cosa fantastica e praticamente sconosciuta su altre comete.
Col tempo il materiale eiettato tendeva a produrre degli ALONI (o 'Shell') che si espandevano in direzione solare ad una velocita' di circa 250 m\sec.
(Fig. 6)
Abbiamo contato, in alcune delle nostre immagini, fino a 6 aloni concentrici contemporanei! In piu' alcuni di questi aloni sono apparsi DISCONTINUI, in quanto alimentati da getti a loro volta discontinui !La presenza di getti cosi' numerosi ed intercambiabili sembra indicare un'attivita' che coinvolgeva TUTTA la superficie nucleare illuminata dal Sole.
Come si ricordera', invece, nel caso della Halley, la superficie attiva era a mala pena il 10% del totale.
La ragione di questa differenza potrebbe risiedere in una morfologia superficiale completamente diversa tra le due comete: in parole povere, potrebbe darsi che la Hyakutake sia molto meno protetta da quella crosta scura di materiale catramoso che ha reso tanto famosa la Halley.
A questa stessa conclusione ci sembra si possa arrivare anche da un attento esame di alcuni DATI SPETTROSCOPICI.
La vicinanza della Hyakutake ha permesso di rivelare nelle sue emissioni (dal radio all'UV) un numero enorme di molecole.
Alcune, come OH, CN, CO sono assolutamente abbondanti e tradizionali.
(Fig. 7)
Altre, come HCHO (formaldeide), CH3OH (metanolo), NH3 (ammoniaca), S2 (Zolfo biatomico) sono molto piu' rare ma assai importanti dal punto di vista della chimica cometaria.
Altre, come C2H6 (etano), C2H2 (etilene), HNC (acido isocianico), HDO (acqua deuterata) sono completamente nuove.
E inoltre gia' possibile fare delle stime preliminari delle abbondanze relative (ossia dei rapporti quantitativi reciproci) tra alcune di queste molecole.
Cosi', tra il 23 e il 24 Marzo'96, al telescopio Submillimetrico del Caltech si e' misurato un rapporto D\H (dalle molecole HDO\H2O) dimezzato rispetto a quello della Halley e molto simile a quello dell'acqua terrestre.
Ancora: tra il 15 e il 16 Marzo'96, al radiotelescopio J.C.M.T delle Hawaii il rapporto HNC\HCN=0,07 tra acido isocianico (estremamente instabile) e acido cianidrico e' risultato piuttosto alto rispetto ai valori interstellari (compresi tra 0,004 ed 1).
Entrambi questi rapporti si possono interpretare ammettendo che la Hyakutake sia una cometa molto piu' GIOVANE della Halley.
C'e', poi, il rapporto, misurato all'Osservatorio Lowell tra la produzione di OH (ovvero di acqua) e di CN (cianogeno): l'emissione di acqua e' molto simile a quella della Halley, ma di CN la Hyakutake ne emette solo 1\3.
Questo dato ci sembra ancora una volta molto importante: la grande produzione di H2O su una cometa cosi' piccola indica infatti che gran parte della superficie deve essere attiva, perche' il basso tenore di CN indica una ridotta crosta organica superficiale (fonte di CN).
Ma come puo' una cometa essere nel contempo PICCOLA, MOLTO ATTIVA (ovvero con poca crosta) e GIOVANE ? La risposta che ci sentiamo di dare (e su cui lavoreremo nei prossimi mesi) e' la seguente: HYAKUTAKE PUO' ESSERE UN FRAMMENTO DI UNA COMETA MOLTO PIU' GRANDE CHE SI SPEZZO' IN UN PRECEDENTE PASSAGGIO AL PERIELIO (ricordiamo che il periodo stimato e' tra 15.000 e 20.000 anni).
E che Hyakutake sia una cometa decisamente 'friabile' e' dimostrato dalla spettacolare serie di FRAMMENTI che si sono staccati a piu' riprese dal nucleo.
Il primo annuncio che qualcosa di strano stava succedendo e' venuto da Pic du Midi, quando J.Lecacheux noto', in alcune immagini riprese al riflettore da 105 cm nella notte tra il 23 e il 24 Marzo due condensazioni che si allontanavano lentamente dal nucleo.
(Fig. 8)
Anche per noi, che la stessa notte lavoravamo all'Osservatorio di Sozzago, ci sono stati momenti di grande emozione: l'elaborazione di alcune delle nostre immagini ci ha infatti permesso di riscontrare, tra il 21 e il 22 Marzo, la stessa fenomenologia esplosiva !
(Fig. 9)
Questo risultato appare addirittura eclatante in un montaggio di un mese di immagini:
(Fig. 10)
si tratta, in questo caso, di un lavoro di assoluto valore scientifico, che stiamo pubblicando su varie riviste specializzate e che presenteremo in anteprima al grande Congresso BIOASTRONOMY '96, che si terra ' a Capri nella prima settimana di Luglio.
Un'ulteriore immagine, ottenuta nella notte del 25 Marzo, confermo' la presenza di un frammento di m=11, in fase di allontanamento a 12 m\sec.
Andando a ritroso, si e' potuto collocare nella notte del 21 Marzo il momento della frammentazione del nucleo.

3) RAGGI X DALLA COMETA !
E ben noto che i raggi X vengono emessi dagli oggetti piu' caldi del Cosmo.
Quindi, che le comete potessero enmettere raggi X lo pensavano davvero in pochi.
Tra questi J.
Mumma del GSFC (Goddard Space Flight Center) e K.
Dennerl del MPE ( Max-Plannck Institute for Extraterrestrial Physic di Garching, in Germania), cui e' affidata la gestione di ROSAT, il satellite tedesco che da alcuni anni sta mappando tutto il cielo nei raggi X.
La Hyakutake e' stata osservata da ROSAT tra il 26 e il 28 Marzo, sfruttandone la minima distanza dalla Terra: dal momento che in quel periodo la cometa si spostava nel cielo di circa 1 all'ora e che si era deciso (data la prevedibile debolezza dei segnali) di adottare tempi di posa medi di 30 minuti, uno dei problemi principali e' stato quello del puntamento, risolto con complesse modifiche al relativo programma computerizzato del satellite.
In un intervallo complessivo di 30 h sono state fatte 9 esposizioni da 2000 secondi ciascuna.
Quasi immediatamente ci si e' accorti che dalla cometa venivano emessi raggi X: la provenienza, pero', non era dal nucleo, bensi' da un alone semicircolare situato a 50.000 Km dal nucleo verso la direzione del Sole.
(Fig. 11)
Il Sole, dunque, sembrava in qualche modo, coinvolto nel fenomeno.
Molto interessante il fatto che l'emissione X non era stabile ma variava di continuo, da un'osservazione all'altra, su una scala temporale di circa 3 ore.
Secondo un'interpretazione del tutto preliminare se la nube di vapor d'acqua che costituisce la chioma interna della cometa fosse sufficientemente densa, potrebbe assorbire i raggi X di origine solare e riemetterli con un processo noto come fluorescenza (per esempio i raggi X solari potrebbero innalzare il livello energetico degli elettroni piu' interni dell'atomo di Ossigeno dell' H2O: il ritorno di questi elettroni allo stato energetico normale sarebbe accompagnato dall'emissione di raggi X in ogni direzione).
Risulta fondamentale, per un meccanismo di questo tipo, un' evaporazione molto intensa dei granuli di ghiaccio a 30.000 Km dal nucleo: risulterebbe, cosi', automaticamente spiegata anche la causale variabilita' dell'emissione X.
Logico, allora, che osservazioni spettroscopiche nella banda X dovrebbero fornire importanti informazioni sulla composizione chimica della chioma: non essendo dotato ROSAT di apparati spettroscopici, e' toccato al satellite giapponese ASCA espletare questo compito nei giorni immediatamente successivi al perielio del 1 Maggio.
L'emissione di raggi X dalla chioma di una cometa sembrerebbe, a questo punto un fenomeno per nulla peculiare: il fatto che sia stato scoperto solo sulla Hyakutake e' dovuto alla prima, fortunata coincidenza di una cometa vicinissima e di un satellite per raggi X (ROSAT) nel contempo perfettamente operante.

Intanto, si sta ormai approssimando HALE-BOPP, quella che potrebbe diventare la piu' grande cometa del secondo millennio.
Le prime immagini che con la stessa tecnica abbiamo realizzato nei giorni scorsi appaiono gia sensazionali: presto le presenteremo su questo sito.
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