mercoledì 31 gennaio 2018

Cosa sono le comete? e perché hanno due code?

Le comete sono corpi piccoli e fragili. Grossi massi di roccia ricoperti di neve, le cui orbite possono essere lunghe anche più di un anno luce. Composte principalmente da una miscela di ghiaccio d'acqua, polvere e materiali a base di carbonio e silicio. Spesso hanno una forma irregolare. Le loro orbite molto ellittiche le portano dagli estremi esterni del Sistema solare fino poche migliaia di chilometri dal Sole.

Le comete sono parte del materiale rimasto dalla formazione dei pianeti.
Il nostro intero Sistema solare, comprese le comete, si è formato con il collasso di una gigantesca e diffusa nube di gas e polvere circa 4,6 miliardi di anni fa.
Potete trovare un approfondimento sul tipo di nebulose che ha formato il Sistema solare a questo link: Nebulose diffuse.
Gran parte della materia presente nella nebulosa si è fusa ed ha formato il Sole e i pianeti. Ma durante la formazione molte "briciole" sono rimaste sparse nel Sistema solare e hanno formato piccoli agglomerati di gas e polvere congelati.
Fino a poco tempo fa gli astronomi erano convinti che cioè fosse avvenuto nelle regioni più esterne del Sistema solare, dove le temperature erano abbastanza fredde da produrre ghiaccio. Stiamo parlando, come vedremo più avanti, della nube di Oort e della fascia di Kuiper.
Oggi però, in seguito alle ultime missioni Nasa e alle recenti osservazioni, sta prendendo forma una nuova teoria secondo la quale questi corpi si siano formati all'interno del Sistema solare e siano stati espulsi fuori in un secondo momento dalle perturbazioni gravitazionali dei pianeti giganti: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

Osservando una cometa possiamo distinguere tre parti principali: il nucleo, la chioma e la coda. Il nucleo rappresenta la parte solida, che sviluppa un chioma con una o più code quando la cometa si avvicina al Sole. 
La chioma è la nuvola polverosa e sfocata che si sviluppa attorno al nucleo della cometa quando questa si avvicina al Sole e l'acqua congelata inizia ad evaporare a causa del calore della nostra stella.

Come abbiamo accennato poco fa, le comete provengono da due regioni principali del Sistema solare molto lontane dalla terra: la fascia di Kuiper e la lontanissima nube di Oort. Potete scoprire dove si trovano in questo approfondimento sul Sistema solare: Quanto è grande il Sistema solare?

La loro provenienza le classifica anche in due categorie: comete di breve periodo e comete di lungo periodo.
Le comete di breve periodo sono comete che molto probabilmente provengono dalla fascia di kuiper, che pur essendo lontana si trova pur sempre più vicina della nube di Oort. Queste comete hanno orbite relativamente corte e impiegano a percorrerle non più di 200 anni. Ne sono esempi la cometa di Halley, con un periodo orbitale di 87 anni.
Gli astronomi stimano che la cintura di kuiper,  contenga almeno 200 milioni di oggetti, che si ritiene siano rimasti sostanzialmente immutati dalla nascita del Sistema solare 4,6 miliardi di anni fa.
Le comete a breve periodo si possono a loro volta dividere in due sotto classi: Le comete ti tipo "Halley", con un periodo orbitale che va oltre i 20 anni, e le comete di tipo "Gioviane": con un periodo inferiore ai 20 anni.

Le comete a lungo periodo invece hanno periodi orbitali maggiori di 200 anni. Ne è un esempio la favolosa cometa Hale-Bopp, che compie un giro completo intorno al Sole e si fa vedere dalla Terra ogni 4.000 anni. Queste comete a lungo periodo provengono dalla nube di Oort, da una distanza dalla terra che va da circa un anno luce fino a due anni luce. Avete capito bene, la metà della distanza che ci separa dalla stelle a noi più vicina: Alfa centauri.
Gli astronomi ritengono che che la nube di Oort sia una bolla di corpi e che si estenda per 50.000 volte la distanza dalla Terra al Sole.
Le comete che arrivano da questa distanza impiegano migliaia di anni per compiere la loro orbita e quindi generazioni e generazioni umane. Per gli astronomi sono di gran lunga le comete più interessanti da studiare perché rappresentano le tracce del Sistema solare primordiale.

Come abbiamo accennato sopra, i planetologi oggi ritengono che le comete abbiano avuto origine nella regione del Sistema solare tra Giove e Nettuno, e che siano poi state espulse dalla Nube di Oort da effetti fionda causati da incontri ravvicinati con i pianeti giganti.

Oggi, questi "detriti dormienti" che compongono la fascia di Kuiper e la nube di Oort vengono di tanto in tanto disturbati gravitazionalmente da pianeti, stelle vicine, o asteroidi nelle loro vicinanze.
Nella fascia di Kuiper la maggior sorgente di perturbazione è costituita dall'attrazione gravitazionale di Giove. Un'altra causa non meno frequente è l'avvicinamento di oggetti simili sempre all'interno della fascia di Kuiper.

I detriti che invece si trovano nella più lontana nube di Oort possono essere disturbati da altri detriti che si muovono caoticamente nei loro pressi, oppure dal passaggio nelle vicinanze (in termini astronomici) di altre stelle.

Tutte queste "perturbazioni gravitazionali" sbalzano letteralmente i detriti lontano dal luogo in cui si trovano. Alcuni di questi vengono allontanati per sempre dal Sistema solare, altri vengono spinti verso l'interno.
E' in questo momento che acquisiscono orbite più o meno allungate e che, a mano a mano che entrano nel Sistema solare interno e si avvicinano al Sole diventando comete con code e chiome.

Mentre i pianeti hanno orbite quasi circolari, le comete hanno percorsi estremamente allungati intorno al Sole. Si dice che una cometa è in "afelio" quando la sua posizione è nel punto più lontano dal Sole. Al contrario, è al "perielio" quando si trova nel punto più vicino al Sole.
A causa del momento angolare, quando le comete arrivano al perielio viaggiano molto più velocemente di quando si trovano distanti dal Sole, e questo è il motivo per la quale quando compaiono abbiamo pochi giorni per osservarle davvero bene e al massimo del loro splendore.

Infine, spendiamo due parole sulle code delle comete, anche se il tema in realtà e molto ampio e in futuro ne faremo sicuramente un approfondimento.

Le comete hanno generalmente due tipi di coda: La classica coda di polvere e una coda al plasma.

La coda di polvere è spesso la più luminosa e di colore biancastro. 
Spesso appare curvata e con delle striature filamentose. Questa coda è composta di particelle di polvere e nebbia di vapore acqueo. 

La magia della classica coda di polvere inizia quando la cometa si avvicina al Sole fino al punto in cui il calore solare riesce a sciogliere il ghiaccio che la ricopre. Da questo momento in avanti la superficie del nucleo della cometa inizia a perdere dietro di sé le molecole d'acqua rilasciate dal ghiaccio sciolto. Contestualmente anche le particelle di polvere rimaste intrappolate nel ghiaccio fino a quel momento, iniziano a disperdersi dietro all'astro. Sia il vapore che il pulviscolo vengono illuminati dal Sole donando alla cometa la sua coda più luminosa. 
Questa coda si estende sempre dietro alla cometa, in direzione opposta alla sua corsa.

Il riscaldamento di una cometa da parte del Sole però non è uniforme, sopratutto a causa della forma irregolare che spesso hanno i nuclei cometari.
Quindi, a causa della forma irregolare e della rotazione di una cometa, alcune parti della superficie possono essere riscaldate dalla luce solare, mentre altre parti rimangono fredde. Questo può generare code multiple, che creano effetti sorprendenti laddove diverse regioni di una cometa emettono flussi volatili.

Se la terra durante la sua orbita dovesse incrociare il sentiero di una cometa passata di li in precedenza, i detriti rilasciata dalla coda di polvere precipitano sulla terra dando luogo al fenomeno delle stelle cadente. Potete scoprirne di più in questo approfondimento: Lacrime di San Lorenzo, Lacrime di cometa.

La coda al plasma invece, o coda di ioni, è composta da ioni ed è generata dal vento solare.
Quando la cometa si trova abbastanza vicina al Sole, spesso molto più vicina di quando compare la coda di polveri, le radiazioni e le particelle provenienti dal Sole sotto forma di vento solare, ionizzano e caricano di energia il vapore acqueo che sta evaporando dalla cometa. Queste particelle poi continuano il loro percorso allontanandosi dal Sole generando una coda azzurra/blu che si estende dalla cometa in direzione sempre opposta al Sole.

Per ora con le comete abbiamo finito, prossimamente faremo sicuramente degli altri approfondimenti su questi oggetti del Sistema solare che ancora oggi sono misteriosi e pieni di fascino sia per i grandi astronomi che per i piccolo astrofili.