Utilizzando i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, astronomi dell'Università del Maryland (UMD), a College Park, Maryland, hanno catturato una chiara sequenza di immagini dall'inizio alla fine di un'emissione esplosiva di polvere, ghiaccio e gas durante l'avvicinamento ravvicinato della cometa 46P/Wirtanen alla fine del 2018. Questa è l'osservazione più completa e dettagliata fino ad oggi sulla formazione e dissipazione di un'esplosione di cometa naturale. I membri del team hanno riportato i loro risultati nel numero del 22 novembre di The Lettere per riviste astrofisiche .

"TESS trascorre quasi un mese alla volta a fotografare una porzione di cielo. Senza interruzioni diurne o notturne e senza interferenze atmosferiche, abbiamo una molto uniforme, serie di osservazioni di lunga durata, " ha detto Tony Farnham, un ricercatore presso il Dipartimento di Astronomia dell'UMD e l'autore principale del documento di ricerca. "Mentre le comete orbitano attorno al Sole, possono attraversare il campo visivo di TESS. Wirtanen era una priorità per noi a causa del suo approccio ravvicinato alla fine del 2018, quindi abbiamo deciso di utilizzare il suo aspetto nelle immagini di TESS come test case per vedere cosa potevamo ricavarne. Lo abbiamo fatto e siamo rimasti molto sorpresi!"

"Mentre TESS è una centrale elettrica per scoprire i pianeti in orbita nelle vicinanze, stelle luminose, la sua strategia di osservazione consente così tanta entusiasmante scienza aggiuntiva, " ha affermato lo scienziato del progetto TESS Padi Boyd del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. "Dal momento che i dati di TESS vengono rapidamente resi pubblici attraverso il Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) della NASA, è emozionante vedere gli scienziati identificare quali dati sono di loro interesse, e poi fare ogni tipo di scienza aggiuntiva fortuita oltre gli esopianeti".

La normale attività della cometa è guidata dalla luce solare che vaporizza i ghiacci vicino alla superficie del nucleo, e i gas in uscita trascinano via la polvere dal nucleo per formare il coma. Però, molte comete sperimentano occasionali esplosioni spontanee che possono significativamente, ma aumentare temporaneamente l'attività della cometa. Al momento non è noto cosa causi gli scoppi d'ira, ma sono legati alle condizioni sulla superficie della cometa. Sono stati proposti numerosi potenziali meccanismi di innesco, compreso un evento termico, in cui un'ondata di calore penetra in una sacca di ghiaccio altamente volatile, facendo sì che il ghiaccio vaporizzi rapidamente e produca un'esplosione di attività, e un evento meccanico, dove crolla una scogliera, esporre il ghiaccio fresco alla luce solare diretta. Così, studi sul comportamento di sfogo, soprattutto nelle prime fasi di schiaritura che sono difficili da catturare, può aiutarci a comprendere le proprietà fisiche e termiche della cometa.

Sebbene Wirtanen si sia avvicinato di più alla Terra il 16 dicembre, 2018, lo sfogo si è verificato prima nel suo approccio, a partire dal 26 settembre 2018. L'iniziale schiarimento dello sfogo è avvenuto in due fasi distinte, con un lampo di un'ora seguito da un secondo stadio più graduale che ha continuato a diventare più luminoso per altre 8 ore. Questo secondo stadio è stato probabilmente causato dalla graduale diffusione della polvere di cometa dall'esplosione, che fa sì che la nuvola di polvere rifletta più luce solare in generale. Dopo aver raggiunto la massima luminosità, la cometa svanì gradualmente in un periodo di più di due settimane. Poiché TESS richiede dettagli, immagini composite ogni 30 minuti, il team è stato in grado di visualizzare ogni fase nei minimi dettagli.

"Con 20 giorni di immagini molto frequenti, siamo stati in grado di valutare i cambiamenti di luminosità molto facilmente. TESS è stato progettato per questo, per svolgere il suo lavoro principale come geometra di esopianeti, " Farnham ha detto. "Non possiamo prevedere quando accadranno le esplosioni di comete. Ma anche se in qualche modo avessimo avuto l'opportunità di programmare queste osservazioni, non avremmo potuto fare di meglio in termini di tempismo. L'esplosione è avvenuta pochi giorni dopo l'inizio delle osservazioni".

Il team ha generato una stima approssimativa di quanto materiale potrebbe essere stato espulso nell'esplosione, circa un milione di chilogrammi (2,2 milioni di libbre), che potrebbe aver lasciato un cratere sulla cometa di circa 20 metri (circa 65 piedi) di diametro. Un'ulteriore analisi delle dimensioni delle particelle stimate nella coda della polvere può aiutare a migliorare questa stima. L'osservazione di più comete aiuterà anche a determinare se l'illuminazione a più stadi è rara o comune nelle esplosioni di comete.

TESS ha anche rilevato per la prima volta la scia di polvere di Wirtanen. A differenza della coda di una cometa, lo spruzzo di gas e polveri sottili che segue dietro una cometa, cresce quando si avvicina al sole:la scia di una cometa è un campo di detriti più grandi che traccia il percorso orbitale della cometa mentre viaggia intorno al sole. A differenza di una coda, che cambia direzione sospinta dal vento solare, l'orientamento del sentiero rimane più o meno costante nel tempo.

"La scia segue più da vicino l'orbita della cometa, mentre la coda è sfalsata da essa, mentre viene spinto dalla pressione della radiazione solare. L'aspetto significativo del sentiero è che contiene il materiale più grande, " ha detto Michael Kelley, uno scienziato ricercatore associato presso il Dipartimento di Astronomia dell'UMD e coautore del documento di ricerca. "La polvere di coda è molto fine, molto simile al fumo. Ma la polvere del sentiero è molto più grande, più simile a sabbia e ciottoli. Pensiamo che le comete perdano la maggior parte della loro massa attraverso le loro scie di polvere. Quando la Terra si imbatte nella scia di polvere di una cometa, otteniamo piogge di meteoriti."

Mentre l'attuale studio descrive i risultati iniziali, Farnham, Kelley e i loro colleghi attendono con impazienza ulteriori analisi di Wirtanen, così come altre comete nel campo visivo di TESS. "Inoltre, non sappiamo cosa provoca esplosioni naturali e questo è in definitiva ciò che vogliamo trovare, " ha detto Farnham. "Ci sono almeno altre quattro comete nella stessa area del cielo dove TESS ha fatto queste osservazioni, con un totale di circa 50 comete previste nei primi due anni di dati TESS. C'è molto che può venire da questi dati".