Οι αστρονόμοι από το Universidade έως το Califórnia στο Los Angeles (UCLA) έχουν τεκμηριώσει άνευ προηγουμένου δυναμική συμπεριφορά σε ένα ουράνιο σώμα που ταξιδεύει στο εσωτερικό του πλανητικού μας συστήματος. Το αντικείμενο, επιστημονικά αναγνωρισμένο ως κομήτης 41P/Tuttle-Giacobini-Kresak, οδήγησε σε ένα φυσικό γεγονός που σπάνια παρατηρήθηκε με τέτοια σαφήνεια από επίγεια και τροχιακά όργανα. Durante με το πέρασμά του, το ουράνιο σώμα επιβράδυνε δραστικά την περιστροφική του κίνηση μέχρι να φτάσει σε ένα συνολικό σημείο στάσης και μετά άρχισε να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση, αψηφώντας την κοινή διαίσθηση για την ουράνια μηχανική.
Η ανάλυση δείχνει ότι αυτό το περίεργο φαινόμενο προκλήθηκε από την έντονη δραστηριότητα στην επιφάνεια του ίδιου του κομήτη. Καθώς πλησίαζε το Sol, η θερμότητα προκάλεσε την εξάχνωση των πτητικών υλικών, δημιουργώντας πίδακες αερίου που λειτουργούσαν ως φυσικά προωθητικά. Η ανακάλυψη του Essa κατέστη δυνατή χάρη στην ευαισθησία και την ανάλυση του Telescópio Espacial Hubble, το οποίο κατέγραψε τις παραλλαγές στο φως και τη δομή του αντικειμένου κατά τη διάρκεια της ηλιακής προσέγγισής του το 2017, επιτρέποντας στους επιστήμονες να ανακατασκευάσουν την ακολουθία των γεγονότων με μαθηματική ακρίβεια.
Η έρευνα, με επικεφαλής τον διάσημο πλανητικό επιστήμονα David Jewitt, προσφέρει μια νέα προοπτική σχετικά με την αστάθεια των μικρών ουράνιων σωμάτων και τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν με το θερμικό περιβάλλον του εσωτερικού Sistema Solar. Η μελέτη όχι μόνο καταγράφει ένα μοναδικό γεγονός, αλλά παρέχει βασικά κομμάτια για την επίλυση αρχαίων αστρονομικών γρίφων, ειδικά σχετικά με τη διάρκεια ζωής και την αποσύνθεση μικρότερων κομητών που περιφέρονται γύρω από το αστέρι μας.
Η κατανόηση αυτού του χωρικού μηχανισμού «φρένου και αντιστροφής» υποδηλώνει ότι η περιστροφική αστάθεια είναι καθοριστικός παράγοντας στην εξέλιξη αυτών των αντικειμένων. Η διαδικασία λειτουργεί ως ένας φυσικός μηχανισμός αυτοκαταστροφής για κομήτες που δεν έχουν επαρκή μάζα ή εσωτερική συνοχή για να αντέξουν τις δυνάμεις που δημιουργούνται από τη δική τους δραστηριότητα εξάτμισης αερίων.
Μεγάλη διακύμανση στην ταχύτητα στροφής
Ο κομήτης 41P ανήκει στη λεγόμενη οικογένεια κομητών Júpiter και, όπως οι περισσότεροι από τους ομοίους του, αποτελείται από ένα αρχέγονο μείγμα πάγου, σκόνης και πετρωμάτων που έχουν απομείνει από το σχηματισμό του Sistema Solar. Durante την τροχιά του, καθώς η απόσταση από το Sol μειώνεται, η θερμική ακτινοβολία προκαλεί την εξάχνωση του επιφανειακού πάγου, μετατρέποντάς τον απευθείας από στερεό σε αέριο. Η διαδικασία Esse δημιουργεί το χαρακτηριστικό κώμα και την ουρά, αλλά επίσης δημιουργεί σημαντικές μηχανικές δυνάμεις στον συμπαγή πυρήνα.
Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τον Hubble αποκάλυψαν μια δραματική αλλαγή στην περίοδο περιστροφής του κομήτη κατά τη διάρκεια μερικών μηνών. Οι μετρήσεις έδειξαν μια σειρά γεγονότων που εξέπληξαν την επιστημονική κοινότητα λόγω της ταχύτητας και του μεγέθους των αλλαγών που παρατηρήθηκαν στις φυσικές παραμέτρους του αντικειμένου:
- Τον Μάρτιο του 2017, ο κομήτης ολοκλήρωσε μία περιστροφή γύρω από τον άξονά του κάθε 20 ώρες.
- Μέχρι τον Μάιο του ίδιου έτους, αυτή η περίοδος είχε επεκταθεί στις 46 ώρες, υποδηλώνοντας μια τεράστια επιβράδυνση.
- Τον Δεκέμβριο, μετά από μια περίοδο κατά την οποία ο κομήτης ήταν απαρατήρητος, επανεμφανιζόταν περιστρέφοντας κάθε 14 ώρες, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Για τους ερευνητές, η μόνη εύλογη φυσική εξήγηση για αυτήν την ακολουθία είναι ότι, μετά τον μήνα Μάιο, ο κομήτης συνέχισε να επιβραδύνει μέχρι να φτάσει σε σημείο μηδενικής περιστροφής. Imediatamente μετά από αυτή τη στιγμιαία διακοπή, άρχισε να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση, επιταχύνοντας γρήγορα υπό τη συνεχή επίδραση των δυνάμεων που ασκούσαν στην ακανόνιστη επιφάνειά του.
Η φυσική των φυσικών προωθητικών
Η κινητήρια δύναμη πίσω από αυτή την αντιστροφή της κίνησης βρίσκεται στην ενεργό και χαοτική φύση των κομητών. Quando ο πάγος εξαχνώνεται, αποβάλλεται με τη μορφή πίδακες αερίου υψηλής ταχύτητας. Εάν η εκπομπή ήταν ομοιόμορφη σε ολόκληρη την επιφάνεια, οι δυνάμεις θα εξουδετερώνονταν η μία την άλλη, με αποτέλεσμα ελάχιστη ή καθόλου αλλαγή στην κίνηση του σώματος. Ωστόσο, η επιφάνεια του 41P είναι εξαιρετικά ακανόνιστη και οι πίδακες εκπέμπονται ασύμμετρα, λειτουργώντας σαν κινητήρες πυραύλων που βρίσκονται σε τυχαία σημεία στον πυρήνα.
Αυτοί οι «φυσικοί κινητήρες αεριωθουμένων» ασκούν σημαντική ροπή στο σώμα του κομήτη. Dependendo ο προσανατολισμός και η ισχύς αυτών των πίδακες σε σχέση με το κέντρο μάζας, μπορούν να επιταχύνουν την περιστροφή του αντικειμένου και να λειτουργήσουν ως εξαιρετικά ισχυρά φρένα. Στη συγκεκριμένη περίπτωση του 41P, η διαμόρφωση των πίδακα κατά την ηλιακή προσέγγιση του 2017 αρχικά λειτούργησε για την καταπολέμηση της υπάρχουσας περιστροφικής κίνησης.
Η ένταση αυτού του φρεναρίσματος ήταν τέτοια που ξεπέρασε την περιστροφική αδράνεια ενός αντικειμένου σε διάμετρο μεγαλύτερη από ένα χιλιόμετρο μέσα σε λίγες εβδομάδες. Το Isso χρησιμεύει ως μαρτυρία της βίας των διεργασιών εξάτμισης που συμβαίνουν όταν αυτά τα παγωμένα σώματα διεισδύουν στις θερμότερες περιοχές του Sistema Solar, μετατρέποντας τη θερμική ενέργεια σε περιστροφική κινητική ενέργεια.
Επίδραση στην επιβίωση των ουράνιων σωμάτων
Η ανακάλυψη έχει βαθιές συνέπειες για την κατανόηση του πληθυσμού του κομήτη στο Sistema Solar. Οι Astrônomos έχουν από καιρό παρατηρήσει την έλλειψη μικρών κομητών, αυτών με πυρήνες μικρότερους από ένα χιλιόμετρο ή δύο σε διάμετρο. Το στατιστικό χάσμα Essa πρότεινε ότι κάποια διαδικασία κατέστρεφε αυτά τα αντικείμενα πιο γρήγορα από ό,τι προέβλεπαν τα μοντέλα, εμποδίζοντάς τα να παραμείνουν σε τροχιά για μεγάλες περιόδους.
Η συμπεριφορά του 41P παρέχει τις παρατηρητικές αποδείξεις που απαιτούνται για την επικύρωση της θεωρίας της περιστροφικής αποσύνθεσης. Εάν οι πίδακες αερίου μπορούν να αλλάξουν την περιστροφή τόσο δραστικά, θα μπορούσαν εύκολα να επιταχύνουν έναν κομήτη έως ότου η φυγόκεντρος δύναμη υπερνικήσει την ασθενή βαρύτητα που συγκρατεί τον πυρήνα ενωμένο. Σενάριο Nesse, ο κομήτης θα κατακερματιστεί, σκορπίζοντας τα κομμάτια του στο διάστημα ή μετατρεπόμενος σε ένα σύννεφο σκόνης και συντριμμιών.
Ο David Jewitt και η ομάδα του προτείνουν ότι αυτός ο μηχανισμός είναι η κύρια αιτία του πρόωρου «θανάτου» μικρών κομητών. Η περιστροφική αστάθεια επομένως λειτουργεί ως εξελικτικό φίλτρο, εξαλείφοντας μικρότερα και λιγότερο πυκνά σώματα, αφήνοντας πίσω μόνο μεγαλύτερους πυρήνες ή αυτούς με πιο συνεκτικές εσωτερικές δομές που είναι ανθεκτικές στις δυνάμεις ροπής.
Προοπτικές με νέες τεχνολογίες
Η αστρονομική κοινότητα περιμένει με ανυπομονησία την επόμενη προσέγγιση του κομήτη 41P, που έχει προγραμματιστεί για τις αρχές του 2028. Αυτή η ευκαιρία θα μας επιτρέψει να ελέγξουμε εάν η ασταθής συμπεριφορά επαναλαμβάνεται ή εάν η διαμόρφωση των πίδακα έχει αλλάξει σημαντικά μετά την τελευταία αναστροφή.
Για αυτές τις μελλοντικές παρατηρήσεις, οι επιστήμονες θα βασίζονται στην υποστήριξη νέων τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένων των Observatório Vera C. Rubin, στο Chile. Με τη δυνατότητα σάρωσης ευρείας ουρανού, το παρατηρητήριο θα μας επιτρέψει να παρακολουθούμε όχι μόνο 41P, αλλά χιλιάδες άλλα μικρά σώματα για σημάδια παρόμοιων περιστροφικών αλλαγών, επεκτείνοντας δραματικά τη βάση δεδομένων μας.
Η μελέτη 41P χρησιμεύει ως υπενθύμιση ότι το Sistema Solar είναι ένα δυναμικό και συνεχώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον. Η ικανότητα παρατήρησης αυτών των αλλαγών σε πραγματικό χρόνο, όπως η στάση και η αναστροφή ενός ολόκληρου κόσμου, αναδεικνύει τη δύναμη των σύγχρονων εργαλείων παρατήρησης και τη φυσική πολυπλοκότητα που διέπει τους μικρότερους κατοίκους της κοσμικής μας γειτονιάς.
