Comet Hyakutake

Cometa Hyakutake (designado formalmente C/1996 B2 (Hyakutake)) es un cometa descubierto el 31 de enero de 1996. Fue apodado el Gran Cometa de 1996 ; su paso a 0,1 AU (15 Gm) de la Tierra el 25 de marzo fue uno de los acercamientos más cercanos de un cometa de los 200 años anteriores. Alcanzando una magnitud visual aparente de cero y abarcando casi 80°, Hyakutake apareció muy brillante en el cielo nocturno y fue ampliamente visto en todo el mundo. El cometa eclipsó temporalmente al tan esperado cometa Hale-Bopp, que se acercaba al Sistema Solar interior en ese momento.

Hyakutake es un cometa de periodo largo que pasó por el perihelio el 1 de mayo de 1996. Antes de su paso más reciente por el Sistema Solar, su periodo orbital era de unos 17 000 años, pero la perturbación gravitacional de los planetas gigantes ha aumentado este periodo a 70 000 años. Este es el primer cometa en el que se detecta una emisión de rayos X, que probablemente sea el resultado de partículas de viento solar ionizadas que interactúan con átomos neutros en la coma del cometa. La nave espacial Ulysses cruzó por casualidad la cola del cometa a una distancia de más de 500 millones de km (3,3 AU; 310 millones de millas) del núcleo, lo que demuestra que Hyakutake tenía la cola más larga conocida para un cometa.

Descubrimiento

El cometa fue descubierto el 30 de enero de 1996 por Yuji Hyakutake, un astrónomo aficionado del sur de Japón. Había estado buscando cometas durante años y se había mudado a la prefectura de Kagoshima en parte por los cielos oscuros en las áreas rurales cercanas. Estaba usando un poderoso juego de binoculares con lentes de objetivo de 150 mm (6 pulgadas) para escanear los cielos en la noche del descubrimiento.

Este cometa fue en realidad el segundo cometa Hyakutake; Hyakutake había descubierto el cometa C/1995 Y1 varias semanas antes. Mientras volvía a observar su primer cometa (que nunca se hizo visible a simple vista) y el trozo de cielo que lo rodeaba, Hyakutake se sorprendió al encontrar otro cometa casi en la misma posición que el primero. Apenas creyendo un segundo descubrimiento tan pronto después del primero, Hyakutake informó su observación al Observatorio Astronómico Nacional de Japón a la mañana siguiente. Más tarde ese día, el descubrimiento fue confirmado por observaciones independientes.

En el momento de su descubrimiento, el cometa brillaba con una magnitud de 11,0 y tenía una coma de aproximadamente 2,5 minutos de arco de diámetro. Estaba aproximadamente a 2 unidades astronómicas (UA) del Sol. Más tarde, se encontró una imagen previa al cometa en una fotografía tomada el 1 de enero, cuando el cometa estaba a unas 2,4 UA del Sol y tenía una magnitud de 13,3.

Órbita

La trayectoria de Comet Hyakutake a través del sistema solar interno, con una alta inclinación, pasó más cerca de la tierra a finales de marzo de 1996, pasando por el polo norte de la tierra. Fue en perihelio el 1 de mayo.

Cuando se realizaron los primeros cálculos de la órbita del cometa, los científicos se dieron cuenta de que iba a pasar a solo 0,1 AU de la Tierra el 25 de marzo. Solo cuatro cometas en el siglo anterior habían pasado más cerca. El cometa Hale-Bopp ya se estaba discutiendo como un posible 'gran cometa'; la comunidad astronómica finalmente se dio cuenta de que Hyakutake también podría volverse espectacular debido a su cercanía.

Además, la órbita del cometa Hyakutake significaba que había estado en el Sistema Solar interior por última vez aproximadamente 17 000 años antes. Debido a que probablemente había pasado cerca del Sol varias veces antes, el acercamiento en 1996 no sería una llegada inaugural desde la nube de Oort, un lugar de donde provienen los cometas con períodos orbitales de millones de años. Los cometas que ingresan al Sistema Solar interior por primera vez pueden brillar rápidamente antes de desvanecerse a medida que se acercan al Sol, debido a que se evapora una capa de material altamente volátil. Este fue el caso del cometa Kohoutek en 1973; inicialmente se promocionó como potencialmente espectacular, pero solo parecía moderadamente brillante. Los cometas más viejos muestran un patrón de brillo más consistente. Por lo tanto, todos los indicios sugerían que el cometa Hyakutake sería brillante.

Además de acercarse a la Tierra, el cometa también sería visible durante la noche para los observadores del hemisferio norte en su máxima aproximación debido a su trayectoria, pasando muy cerca de la estrella polar. Esto sería un hecho inusual, porque la mayoría de los cometas están cerca del Sol en el cielo cuando los cometas son más brillantes, lo que hace que los cometas aparezcan en un cielo que no está completamente oscuro.

Pasaje de tierra

El camino del cometa Hyakutake a través del cielo

Hyakutake se hizo visible a simple vista a principios de marzo de 1996. A mediados de marzo, el cometa seguía siendo bastante anodino, brillando en cuarta magnitud con una cola de unos 5 grados de largo. A medida que se acercaba a su punto más cercano a la Tierra, rápidamente se volvió más brillante y su cola creció en longitud. Para el 24 de marzo, el cometa era uno de los objetos más brillantes del cielo nocturno y su cola se estiraba 35 grados. El cometa tenía un color notablemente verde azulado.

El cometa la noche de su acercamiento más cercano a la Tierra el 25 de marzo de 1996

El acercamiento más cercano ocurrió el 25 de marzo a una distancia de 0,1 AU (15 millones de km; 39 LD). Hyakutake se movía tan rápido por el cielo nocturno que su movimiento podía detectarse contra las estrellas en solo unos minutos; cubrió el diámetro de una luna llena (medio grado) cada 30 minutos. Los observadores estimaron su magnitud en alrededor de 0, y se informaron longitudes de cola de hasta 80 grados. Su coma, ahora cerca del cenit para los observadores en latitudes medias del norte, apareció aproximadamente entre 1,5 y 2 grados de ancho, aproximadamente cuatro veces el diámetro de la luna llena. La cabeza del cometa se veía claramente azul verdosa, posiblemente debido a las emisiones de carbono diatómico (C₂) combinadas con la luz solar reflejada por los granos de polvo.

Debido a que Hyakutake estuvo en su punto más brillante durante solo unos días, no tuvo tiempo de impregnar la imaginación del público de la forma en que lo hizo el cometa Hale–Bopp al año siguiente. Muchos observadores europeos en particular no vieron el cometa en su apogeo debido a las condiciones climáticas desfavorables.

Perihelio y después

Después de su acercamiento cercano a la Tierra, el cometa se desvaneció a aproximadamente la segunda magnitud. Alcanzó el perihelio el 1 de mayo de 1996, volvió a brillar y exhibió una cola de polvo además de la cola de gas que se vio al pasar junto a la Tierra. En ese momento, sin embargo, estaba cerca del Sol y no se veía tan fácilmente. Fue observado pasando el perihelio por el satélite de observación solar SOHO, que también registró una gran eyección de masa coronal que se estaba formando al mismo tiempo. La distancia del cometa al Sol en el perihelio era de 0,23 UA, muy dentro de la órbita de Mercurio.

Después de su paso por el perihelio, Hyakutake se desvaneció rápidamente y se perdió a simple vista a fines de mayo. Su camino orbital lo llevó rápidamente a los cielos del sur, pero después del perihelio se volvió mucho menos monitoreado. La última observación conocida del cometa tuvo lugar el 2 de noviembre.

Hyakutake había atravesado el Sistema Solar interior hace aproximadamente 17 000 años; Las interacciones gravitatorias con los gigantes gaseosos durante su paso en 1996 estiraron mucho su órbita, y los ajustes baricéntricos a la órbita del cometa predicen que no regresará al Sistema Solar interior nuevamente hasta dentro de aproximadamente 70.000 años.

Resultados científicos

La nave espacial pasa a través de la cola

Animación de Ulises' del 6 de octubre de 1990 al 29 de junio de 2009
Ulises· Tierra· Júpiter· C/2006 P1· C/1996 B2· C/1999 T1

La nave espacial Ulysses hizo un paso inesperado a través de la cola del cometa el 1 de mayo de 1996. La evidencia del encuentro no se notó hasta 1998. Los astrónomos que analizaron datos antiguos encontraron que Ulysses' habían detectado una gran caída en la cantidad de protones que pasaban, así como un cambio en la dirección y la fuerza del campo magnético local.. Esto implicaba que la nave espacial había cruzado la 'estela'. de un objeto, probablemente un cometa; el objeto responsable no fue identificado de inmediato.

En 2000, dos equipos analizaron de forma independiente el mismo evento. El equipo del magnetómetro se dio cuenta de que los cambios en la dirección del campo magnético mencionados anteriormente coincidían con el "drapeado" patrón esperado en la cola de iones o plasma de un cometa. El equipo del magnetómetro buscó posibles sospechosos. No se encontraron cometas conocidos cerca del satélite, pero mirando más lejos, encontraron que Hyakutake, a 500 millones de km (3,3 AU) de distancia, había cruzado Ulysses' plano orbital el 23 de abril de 1996. El viento solar tenía una velocidad en ese momento de aproximadamente 750 km/s (470 mi/s), velocidad a la que habría Se necesitaron ocho días para que la cola se llevara a donde estaba situada la nave espacial a 3,73 UA, aproximadamente a 45 grados fuera del plano de la eclíptica. La orientación de la cola de iones inferida de las mediciones del campo magnético coincidió con la fuente que se encuentra en el plano orbital del cometa Hyakutake.

El otro equipo, trabajando con datos del espectrómetro de composición de iones de la nave espacial, descubrió un gran aumento repentino en los niveles detectados de partículas ionizadas al mismo tiempo. Las abundancias relativas de elementos químicos detectados indicaron que el objeto responsable era definitivamente un cometa.

Según el encuentro con Ulysses, se sabe que la cola del cometa tenía al menos 570 millones de km (360 millones de millas; 3,8 AU) de largo. Esto es casi el doble de largo que la cola de cometa conocida más larga anterior, la del Gran Cometa de 1843, que tenía 2 AU de largo. Este récord lo batió en 2002 el cometa 153P/Ikeya–Zhang, que tenía una longitud de cola de al menos 7,46 AU .

Composición

Observadores terrestres encontraron etano y metano en el cometa, la primera vez que se detectaba cualquiera de estos gases en un cometa. El análisis químico mostró que las abundancias de etano y metano eran aproximadamente iguales, lo que puede implicar que sus hielos se formaron en el espacio interestelar, lejos del Sol, lo que habría evaporado estas moléculas volátiles. Los hielos de Hyakutake deben haberse formado a temperaturas de 20 K o menos, lo que indica que probablemente se formaron en una nube interestelar más densa que el promedio.

La cantidad de deuterio en los hielos de agua del cometa se determinó mediante observaciones espectroscópicas. Se encontró que la relación de deuterio a hidrógeno (conocida como relación D/H) era de aproximadamente 3×10⁻⁴, que se compara con un valor en los océanos de la Tierra de aproximadamente 1,5×10⁻⁴. Se ha propuesto que las colisiones de cometas con la Tierra podrían haber suministrado una gran proporción del agua en los océanos, pero la alta relación D-H medida en Hyakutake y otros cometas como Hale-Bopp y el cometa Halley ha causado problemas. para esta teoría.

Emisión de rayos X

Emisión de rayos X de Hyakutake, vista por el satélite ROSAT

Una de las grandes sorpresas del paso de Hyakutake por el Sistema Solar interior fue el descubrimiento de que estaba emitiendo rayos X, con observaciones realizadas usando el satélite ROSAT que revelaron rayos X muy fuertes. emisión de rayos. Esta fue la primera vez que se vio que un cometa lo hacía, pero los astrónomos pronto descubrieron que casi todos los cometas que observaban emitían rayos X. La emisión de Hyakutake era más brillante en forma de media luna que rodeaba el núcleo con los extremos de la media luna apuntando en dirección contraria al Sol.

Se cree que la causa de la emisión de rayos X es una combinación de dos mecanismos. Es probable que las interacciones entre las partículas energéticas del viento solar y el material cometario que se evapora del núcleo contribuyan significativamente a este efecto. La reflexión de los rayos X solares se ve en otros objetos del Sistema Solar, como la Luna, pero un cálculo simple que suponga incluso la reflectividad de rayos X más alta posible por molécula o grano de polvo no puede explicar la mayoría del flujo observado en Hyakutake. ya que la atmósfera del cometa es muy tenue y difusa. Las observaciones del cometa C/1999 S4 (LINEAR) con el satélite Chandra en 2000 determinaron que los rayos X observados desde ese cometa se produjeron predominantemente por colisiones de intercambio de carga entre iones menores de carbono, oxígeno y nitrógeno altamente cargados en el viento solar y agua neutra., oxígeno e hidrógeno en la coma del cometa.

Tamaño y actividad del núcleo

Comet Hyakutake capturado por el telescopio espacial Hubble el 4 de abril de 1996, con un filtro infrarrojo

La región alrededor del núcleo de Comet Hyakutake, como lo ve el Telescopio Espacial Hubble. Algunos fragmentos se pueden ver rompiendo.

Los resultados del radar del Observatorio de Arecibo indicaron que el núcleo del cometa tenía unos 4,8 km (3 mi) de ancho y estaba rodeado por una ráfaga de partículas del tamaño de un guijarro expulsadas a unos pocos metros por segundo. Esta medida de tamaño se correspondía bien con estimaciones indirectas utilizando emisiones infrarrojas y observaciones de radio.

El pequeño tamaño del núcleo (el cometa Halley tiene unos 15 km (9,3 mi) de ancho, mientras que el cometa Hale–Bopp tenía unos 60 km (37 mi) de ancho) implica que Hyakutake debe haber estado muy activo para volverse tan brillante como lo hizo. La mayoría de los cometas sufren desgasificación de una pequeña proporción de su superficie, pero la mayor parte o la totalidad de la superficie de Hyakutake parece haber estado activa. La tasa de producción de polvo se estimó en aproximadamente 2×10³ kg/s a principios de marzo, aumentando a 3×10 ⁴ kg/s cuando el cometa se acercaba al perihelio. Durante el mismo período, las velocidades de expulsión de polvo aumentaron de 50 m/s a 500 m/s.

Las observaciones del material expulsado del núcleo permitieron a los astrónomos establecer su período de rotación. Cuando el cometa pasó por la Tierra, se observó que una gran nube o gota de material era expulsada en dirección al sol cada 6,23 horas. Una segunda eyección más pequeña con el mismo período confirmó esto como el período de rotación del núcleo.