Πρόσφατες αστρονομικές μελέτες έχουν λεπτομερώς την εκπληκτική δυναμική συμπεριφορά στον κομήτη 41P/Tuttle-Giacobini-Kresák, που ανήκει στην οικογένεια Júpiter. Το Dados που καταγράφηκε από τον Telescópio Espacial Hubble αποκάλυψε ότι το ουράνιο σώμα υπέστη μια ακραία αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής του κατά τη διάρκεια της διέλευσης του από τις πιο εσωτερικές περιοχές του πλανητικού συστήματος. Ο πυρήνας του αντικειμένου επιβραδύνθηκε δραματικά σε διάστημα δύο μηνών, φθάνοντας σε κατάσταση σχεδόν περιστροφικής ακινησίας πριν αντιστρέψει εντελώς την κατεύθυνση περιστροφής του.
Το φαινόμενο συνέβη λίγο μετά το περιήλιο, τη στιγμή που το αντικείμενο φτάνει στην ελάχιστη απόστασή του από το κεντρικό αστέρι, επανεμφανιζόμενο με μια εντελώς νέα δυναμική. Η περίοδος περιστροφής, η οποία είχε παραταθεί σημαντικά κατά το φρενάρισμα, μειώθηκε σε περίπου 14 ώρες προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το Essa είναι η πρώτη φορά που η επιστήμη επιβεβαιώνει το οπτικό αρχείο μιας πλήρους περιστροφικής αναστροφής σε έναν κομήτη, επικυρώνοντας θεωρητικά μοντέλα σχετικά με την αστάθεια αυτών των σωμάτων.
Η ανάλυση διεξήχθη από ειδικούς στη δυναμική των κομητών, οι οποίοι εντόπισαν τους φυσικούς μηχανισμούς που ευθύνονται για την ξαφνική αλλαγή στην κίνηση. Η εξάχνωση των πτητικών υλικών στην επιφάνεια του πυρήνα έπαιξε βασικό ρόλο σε αυτή τη διαδικασία, ενεργώντας ως φυσικά προωθητικά που άλλαζαν τη γωνιακή ορμή του αντικειμένου.
Μηχανισμός πρόωσης εξάχνωσης
Ο πυρήνας του 41P αποτελείται κυρίως από πάγο νερού, διοξείδιο του άνθρακα και άλλες παγωμένες ενώσεις που αντιδρούν στην ηλιακή θερμότητα. Όταν πλησιάζουν το Sol, αυτά τα υλικά εξαχνώνονται απευθείας σε αέρια κατάσταση, δημιουργώντας ισχυρούς πίδακες που διαφεύγουν από την επιφάνεια σε συγκεκριμένες κατευθύνσεις. Η απελευθέρωση αερίου Essa λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με τους κινητήρες μικρών πυραύλων, δημιουργώντας φυσική ώθηση στο ουράνιο σώμα.
Στη συγκεκριμένη περίπτωση αυτού του κομήτη, η ακανόνιστη κατανομή αυτών των πίδακες στην επιφάνεια δημιούργησε μια μη ισορροπημένη ροπή ικανή να επιβραδύνει την αρχική περιστροφή. Το φαινόμενο, γνωστό τεχνικά ως αέρια μη ισορροπίας, είναι συνηθισμένο στους ενεργούς κομήτες, αλλά σπάνια φτάνει το μέγεθος που απαιτείται για να σταματήσει και να αντιστρέψει την περιστροφή ενός ολόκληρου πυρήνα.
Οι παρατηρήσεις αποδεικνύουν ότι οι μη βαρυτικές δυνάμεις μπορούν να κυριαρχήσουν στη δυναμική των μικρών σωμάτων στο διάστημα, ξεπερνώντας την περιστροφική αδράνεια. Embora Προηγούμενη έρευνα είχε ήδη προβλέψει τη θεωρητική πιθανότητα αυτής της αστάθειας, τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τον Hubble παρείχαν τα άμεσα στοιχεία που απαιτούνται για την επιβεβαίωση του φυσικού μοντέλου.
Χρονολογία περιστροφικών αλλαγών
Η διαδοχική παρακολούθηση επέτρεψε στους επιστήμονες να σχεδιάσουν ένα ακριβές χρονοδιάγραμμα των αλλαγών που υπέστη ο κομήτης κατά τη φάση της μέγιστης δραστηριότητάς του. Οι μετρήσεις φωτεινότητας και διακύμανσης φωτός έδειξαν τα ακόλουθα στάδια στη συμπεριφορά του πυρήνα:
- Αρχική περίοδος που καταγράφηκε: περιστροφή περίπου 20 ώρες πριν από τη μέγιστη δραστηριότητα.
- Φάση επιβράδυνσης: η περιστροφή επιβραδύνθηκε έως ότου έφτασε σε περισσότερες από 46 ώρες τον Μάιο, σχεδόν σταμάτησε.
- Κατάσταση μετά το περιήλιο: επανάληψη της κίνησης αντίστροφα με κύκλο 14 ωρών.
- Συνολικός αντίκτυπος: η μεταβλητότητα περιόδου υπερέβη το διπλάσιο του αρχικού χρόνου σε λίγες εβδομάδες.
Αυτά τα δεδομένα ενισχύουν την άμεση σύνδεση μεταξύ της επιφανειακής δραστηριότητας και της δυναμικής εξέλιξης, αποδεικνύοντας τη φυσική αστάθεια αυτών των αντικειμένων.
Κίνδυνοι κατακερματισμού και το μέλλον του κομήτη
Οι ακραίες αλλαγές στην περιστροφή, όπως αυτές που παρατηρούνται στο 41P, επιταχύνουν σημαντικά τις διαδικασίες φυσικής υποβάθμισης των μικρών κομητών. Η αύξηση της φυγόκεντρης δύναμης που προκύπτει από τη νέα επιταχυνόμενη περιστροφή μπορεί να υπερνικήσει την ασθενή βαρύτητα που συγκρατεί τον πυρήνα ενωμένο, δημιουργώντας εσωτερικά σπασίματα και δομικές ρωγμές. Οι κομήτες Muitos από την οικογένεια Júpiter εμφανίζουν σημάδια παρόμοιας αστάθειας, γεγονός που εξηγεί τη συχνή αποσύνθεση αυτών των σωμάτων.
Οι προβλέψεις δείχνουν ότι το 41P θα μπορούσε να αντιμετωπίσει πραγματικούς κινδύνους δομικής κατάρρευσης τις επόμενες δεκαετίες λόγω συσσωρευμένης εσωτερικής πίεσης. Με κάθε νέο περιήλιο, η εντατικοποίηση των πίδακες αερίου μπορεί να επιδεινώσει τις εντάσεις στον πυρήνα, οδηγώντας σε τελικό κατακερματισμό. Ο καταστροφικός κύκλος Esse εξηγεί γιατί υπάρχει σχετική έλλειψη μικρών κομητών σε σταθερές τροχιές μικρής περιόδου.
Σύγκριση με άλλους φορείς που παρακολουθούνται
Αν και άλλοι κομήτες έχουν ήδη δείξει διακυμάνσεις στις περιόδους περιστροφής τους, κανένας δεν παρουσίασε το μέγεθος που καταγράφηκε στο 41P. Ο κομήτης 103P/Hartley, για παράδειγμα, είχε μια αύξηση περίπου 50% στην περίοδο περιστροφής του, χωρίς όμως να φτάσει σε πλήρη αναστροφή. Το Já o 67P/Churyumov-Gerasimenko, το οποίο επισκέφτηκε η αποστολή Rosetta, έδειξε μόνο μέτριες διακυμάνσεις που προκαλούνται από ασύμμετρη δραστηριότητα.
Η μοναδικότητα της θήκης 41P έγκειται στον συνδυασμό μιας σχεδόν ολικής στάσης που ακολουθείται από μια γρήγορη αναστροφή, υπογραμμίζοντας τη δυναμική πολυπλοκότητα των αντικειμένων που διατηρούν το αρχέγονο υλικό του ηλιακού συστήματος. Ευκαιρίες μελέτης Novas θα προκύψουν κατά την επόμενη επιστροφή του κομήτη στο περιήλιο, που έχει προγραμματιστεί για το 2028, όταν τα επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια θα είναι σε θέση να επαληθεύσουν εάν η περιστροφική αστάθεια παραμένει.
Λέξεις-κλειδιά για ευρετηρίαση
Κομήτης 41P, Telescópio Hubble, περιστροφή κομήτη, δυναμική χώρου, αντιστροφή περιστροφής κομήτη.
Πηγές Έρευνας
https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Rosetta
https://www.nature.com/astronomy/