Υπεριώδης μελέτη αποκαλύπτει εκπλήξεις στην κόμη του κομήτη
Η συνεχής στενή μελέτη του κομήτη 67Ρ/Churyumov-Gerasimenko από τη Rosetta αποκάλυψε απρόσμενες διεργασίες, που έχουν ως αποτέλεσμα την ταχεία διάσπαση των μορίων του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα που εκπέμπονται από την επιφάνεια του κομήτη.
Η αποστολή της ESA, Rosetta, έφτασε στον κομήτη τον Αύγουστο του περασμένου έτους. Από τότε, έχει τεθεί σε τροχιά ή πετά δίπλα στον κομήτη σε μεγάλες αποστάσεις από αρκετές εκατοντάδες χιλιόμετρα έως και μικρές όσο στα μόλις 8 χιλιόμετρα. Με τον τρόπο αυτό συλλέγει στοιχεία για κάθε πτυχή του περιβάλλοντος του κομήτη με τα 11 επιστημονικά του όργανα.
Ένα από τα όργανα, ο φασματογράφος Alice που παρέχεται από την NASA, εξετάζει τη χημική σύνθεση της ατμόσφαιρας του κομήτη, ή κόμη, στα μακρά-υπεριώδη μήκη κύματος.
Σε αυτά τα μήκη κύματος, το Alice επιτρέπει στους επιστήμονες να ανιχνεύσουν κάποια από τα στοιχεία που βρίσκονται σε αφθονία στο σύμπαν όπως το υδρογόνο, το οξυγόνο, ο άνθρακας και το άζωτο. Ο φασματογράφος χωρίζει το φως του κομήτη στα διάφορα χρώματα του - το φάσμα του - από το οποίο οι επιστήμονες μπορούν να προσδιορίσουν τη χημική σύνθεση των αερίων της κόμης.
Access the video
Σε μια εργασία που έγινε δεκτή για δημοσίευση στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics, οι επιστήμονες αναφέρουν τι εντόπισε το Alice από τους πρώτους τέσσερις μήνες της Rosetta στον κομήτη, όταν το διαστημικό σκάφος ήταν μεταξύ 10 και 80 χιλιομέτρων από το κέντρο του πυρήνα του κομήτη.
Για τη μελέτη αυτή, η ομάδα επικεντρώθηκε στη φύση των «στηλών» του νερού και του αερίου διοξειδίου του άνθρακα που εκτοξεύονται από την επιφάνεια του κομήτη, που προκαλούνται από τη ζεστασιά του ήλιου. Για να το καταφέρουν, εξέτασαν την εκπομπή από τα άτομα υδρογόνου και οξυγόνου που προκύπτουν από διασπασμένα μόρια νερού, και ομοίως άτομα άνθρακα από τα μόρια του διοξειδίου του άνθρακα, κοντά στον πυρήνα του κομήτη.
Ανακάλυψαν ότι τα μόρια φαίνεται να διαχωρίζονται σε μια διαδικασία δύο σταδίων.
Αρχικά, ένα υπεριώδες φωτόνιο από τον Ήλιο χτυπά ένα μόριο νερού στην κόμη του κομήτη και την ιονίζει, σπρώχνοντας έξω ένα ενεργητικό ηλεκτρόνιο. Έπειτα αυτό το ηλεκτρόνιο χτυπά ένα άλλο μόριο νερού στην κόμη, διαχωρίζοντας το σε δύο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου, και δίνοντας τους ενέργεια κατά τη διαδικασία. Αυτά τα άτομα εκπέμπουν στη συνέχεια υπεριώδη ακτινοβολία που ανιχνεύεται σε χαρακτηριστικά μήκη κύματος από το Alice.
Ομοίως, είναι η σύγκρουση ενός ηλεκτρονίου με ένα μόριο διοξειδίου του άνθρακα που οδηγεί στη διάσπαση του σε άτομα και τις παρατηρούμενες εκπομπές του άνθρακα.
"Η ανάλυση των σχετικών εντάσεων των παρατηρούμενων ατομικών εκπομπών μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε ότι παρατηρούμε άμεσα τα «μητρικά» μόρια που διασπώνται από τα ηλεκτρόνια σε άμεση γειτνίαση, περίπου 1 χιλιόμετρο, του πυρήνα του κομήτη, όπου παράγονται," λέει ο Paul Feldman, καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη, και επικεφαλής συγγραφέας της εργασίας που συζητά τα αποτελέσματα.
Συγκριτικά, από τη Γη ή από διαστημικά παρατηρητήρια που είναι σε τροχιά γύρω από τη Γη, όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, τα ατομικά συστατικά των κομητών μπορεί να φανούν μόνο αφότου τα μητρικά τους μόρια, όπως το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα, έχουν διαλυθεί από το φως του ήλιου, εκατοντάδες χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά από τον πυρήνα του κομήτη.
"Η ανακάλυψη την οποία καταγράφουμε είναι αρκετά απροσδόκητη," λέει ο κύριος ερευνητής του Alice, Alan Stern, αναπληρωτής αντιπρόεδρος του Space Science and Engineering Division του Southwest Research Institute (SwRI).
"Μας δείχνει την αξία του να πηγαίνουμε σε κομήτες και να τους παρατηρούμε από κοντά, δεδομένου ότι αυτή η ανακάλυψη δεν θα μπορούσε να έχει γίνει από τη Γη ή με οποιοδήποτε υπάρχον ή προγραμματισμένο παρατηρητήριο σε τροχιά γύρω από τη Γη. Και, αυτό αλλάζει ουσιαστικά τη γνώση μας για τους κομήτες."
"Εξετάζοντας την εκπομπή από άτομα υδρογόνου και οξυγόνου διαχωρισμένα από τα μόρια του νερού, μπορούμε επίσης πραγματικά να εντοπίσουμε τη θέση και τη δομή των στηλών νερού από την επιφάνεια του κομήτη", προσθέτει ο συν-συγγραφέας Joel Parker, βοηθός διευθυντή στο Space Science and Engineering Division του SwRI στο Μπούλντερ του Κολοράντο.
Η ομάδα παρομοιάζει το διαχωρισμό των μορίων με τη διαδικασία που έχει προταθεί για τις στήλες στο παγωμένο φεγγάρι του Δία, Ευρώπη, εκτός του ότι τα ηλεκτρόνια στον κομήτη παράγονται από ηλιακά φωτόνια, ενώ τα ηλεκτρόνια στην Ευρώπη προέρχονται από τη μαγνητόσφαιρα του Δία.
Τα αποτελέσματα από το Alice υποστηρίζονται από δεδομένα που λαμβάνονται από άλλα όργανα της Rosetta, πιο συγκεκριμένα το MIRO, το ROSINA και το VIRTIS, τα οποία είναι σε θέση να μελετούν την αφθονία των διαφορετικών συστατικών της κόμης και τη διακύμανσή τους με την πάροδο του χρόνου, και όργανα ανίχνευσης σωματιδίων όπως το RPC-IES.
"Αυτά τα πρώτα αποτελέσματα από το Alice αποδεικνύουν πόσο σημαντικό είναι να μελετάται ένας κομήτης σε διαφορετικά μήκη κύματος και με διαφορετικές τεχνικές, προκειμένου να εξεταστούν οι διάφορες πτυχές του περιβάλλοντος του κομήτη", λέει ο Matt Taylor, επιστήμονας του έργου Rosetta της ESA.
"Παρακολουθούμε ενεργά πώς ο κομήτης εξελίσσεται καθώς κινείται πιο κοντά στον Ήλιο κατά μήκος της τροχιάς προς το περιήλιο τον Αύγουστο, βλέποντας πως οι στήλες γίνονται πιο ενεργές εξαιτίας της ηλιακής θέρμανσης, και μελετώντας τις επιπτώσεις της αλληλεπίδρασης του κομήτη με τον ηλιακό άνεμο."
Περισσότερες Πληροφορίες
“Measurements of the near-nucleus coma of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko with the Alice far-ultraviolet spectrograph on Rosetta,” by P Feldman et al is accepted for publication in Astronomy and Astrophysics.
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να επικοινωνήσετε με:
Markus Bauer
ESA Science and Robotic Exploration Communication Officer
Tel: +31 71 565 6799
Mob: +31 61 594 3 954
Email: markus.bauer@esa.int
Paul Feldman
Johns Hopkins University, Baltimore
Email: pfeldman@jhu.edu
Matt Taylor
ESA Rosetta project scientist
Email: matthew.taylor@esa.int
