Esclusiva aurora ultravioletta osservata sulla cometa di Rosetta

Sulla Terra, le aurore si formano quando particelle cariche emesse dal Sole interagiscono con il campo magnetico del nostro pianeta e creano sfavillanti spettacoli di colori e luci nei cieli alle alte latitudini. Sebbene questi spettacoli di luce siano stati osservati su vari pianeti e lune del sistema solare, e intorno a una stella più distante, le osservazioni della missione dell'ESA a caccia di comete, la missione Rosetta, rivela ora emissioni uniche dell'aurora sulla cometa obiettivo della sonda spaziale: 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G).

Queste emissioni si creano quando particelle cariche scorrono dal Sole verso la cometa – un flusso conosciuto come vento solare – e interagiscono con il gas che circonda il gelido e polveroso nucleo della cometa.

"Il bagliore che circonda 67P/C-G è unico nel suo genere" commenta Marina Galand dell'Imperial College di Londra, nel Regno Unito, autrice principale del nuovo studio. "Scavando tra i dati provenienti dai numerosi strumenti di Rosetta e unendoli insieme, abbiamo scoperto che questo bagliore è di natura aurorale: è causato da un insieme di processi, alcuni già osservati sulle lune di Giove,Ganimede e Europa, e altri sulla Terra e su Marte".

Questi processi definiscono come l'involucro di gas (o chioma) intorno a 67P/C-G si anima – ossia, si accende di luce e colore – e come le particelle causa di questa animazione ricevono una spinta di energia e accelerano. L'aurora di 67P/C-G si presenta nella luce ultravioletta, come osservato nelle aurore marziane rilevate dalla missione Mars Express dell'ESA (anche se i 'colori' dell'aurora su 67P/C-G e di quella su Marte differiscono).

Per rivelare più di quanto uno strumento può offrire, Marina Galand e colleghi hanno unito le diverse misurazioni effettuate da Rosetta, sia in-situ che da remoto, utilizzando un modello basato sulla fisica.

"Così facendo, non abbiamo dovuto contare solo su una singola serie di dati da un solo strumento", precisa Marina. "Invece, abbiamo potuto mettere insieme una vasta serie di dati multi-strumento per avere un quadro più preciso di ciò che stava succedendo. Questo ci ha permesso di identificare senza ambiguità come si formano le emissioni atomiche ultraviolette di 67P/C-G, e di rivelare la loro natura aurorale".

Animazione dell'aurora ultravioletta sulla cometa Rosetta
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Le emissioni ultraviolette osservate da Rosetta sulla cometa 67P/C-G erano apparse in precedenza, e si pensava fossero dovute al fenomeno del 'dayglow', la luminosità diffusa del cielo diurno, un processo causato dalla particelle di luce solare (fotoni) che interagiscono con il gas della cometa.

Questo studio, tuttavia, mostra come queste emissioni siano invece delle aurore: non sono determinate da fotoni ma da elettroni nel vento solare che sono stati accelerati nell'ambiente vicino alla cometa. "Questi elettroni interagiscono poi con le molecole nella chioma per produrre il bagliore dell'aurora. Il processo per cui gli elettroni sono accelerati è simile ad alcuni dei processi che determinano le aurore sulla Terra e su Marte, nonostante la mancanza su 67P/C-G di un campo magnetico intrinseco", continua Marina Galand. "In effetti, gli ambienti magnetici di lune, pianeti e comete, sono tutti molto diversi, è pertanto entusiasmante e interessante vedere delle aurore su tutti loro".

Esplorare le emissioni di 67P/C-G consentirà agli scienziati di accertare come le particelle che compongono il vento solare cambiano nel tempo, un fatto che è fondamentale per la comprensione dello 'space weather' - il tempo meteorologico dello spazio - di tutto il sistema solare. Ciò conferma inoltre che le aurore ultraviolette possono verificarsi sulle comete, e fornisce indicazioni su come questi entusiasmanti, e spesso scenografici, spettacoli di luce si formano sui diversi oggetti del sistema solare.

A seguito del suo incontro con la cometa 67P/C-G nel 2014, Rosetta ha fornito una ricchezza di dati che ha sostenuto la nostra esplorazione di come il Sole e il sistema solare interagiscono con le comete. La sonda è stata la prima a orbitare il nucleo di una cometa, la prima a volare lungo una cometa mentre viaggiava nel sistema solare interno, la prima a rilasciare un 'lander' robotizzato sul nucleo di una cometa, e la prima ad acquisire immagini della superficie di una cometa ad una risoluzione spaziale così elevata.

"E ora, è la prima a scovare un'aurora ultravioletta su una cometa! L'aurora è intrinsecamente emozionante – e questa emozione è ancora più grande quando ne vediamo una in un posto nuovo, o con nuove caratteristiche", aggiunge lo scienziato di progetto di Rosetta, Matt Taylor dell'ESA.

"Questa analisi multi-strumento mette insieme più pezzi del puzzle nella nostra comprensione sia delle aurore nell'intero sistema solare, che dei vari fenomeni che osserviamo intorno alle comete".

"Utilizza dati provenienti da numerosi strumenti a bordo di Rosetta, ed è un grande esempio del perché facciamo volare così tanti strumenti diversi, con obiettivi e tecniche diverse e con diverse aree di interesse, su ogni missione: per avere una panoramica degli oggetti e dei processi in corso nel nostro ambiente cosmico".

MAGGIORI INFORMAZIONI

"Far ultraviolet aurora identified at comet 67P/Churyumov-Gerasimenko", by M. Galand et al., pubblicato su Nature Astronomy.

Marina e colleghi hanno utilizzato una serie di strumenti avanzati del veicolo spaziale: lo spettrografo Alice FUV, RPC (Rosetta Plasma Consortium)/ IES (Ion and Electron Spectrometer) e la sonda LAP (Langmuir probe), ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis), MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter), e VIRTIS (Visible and InfraRed Thermal Imaging Spectrometer).

Per maggiori informazioni, contattare:

Marina Galand
Imperial College London, UK
Email: mgaland@ic.ac.uk

Matt Taylor
ESA Rosetta project scientist
Email: matthew.taylor@esa.int