Mira, la estrella cometa

Deep Impact: Diana cometaria

El 4 jul 2005, la sonda de la NASA Deep Impact colisionó con éxito contra el cometa 9P/Tempel 1. El evento nos ha dejado imágenes espectaculares.

La misión.

Hay ya una buena lista de misiones que se han acercado a núcleos de cometas. La primera de ellas, la europea Giotto, que en 1986 envió imágenes del núcleo del cometa 1P/Halley. Tuvieron que pasar más de dos décadas para que esta hazaña fuera igualada. Sin embargo, los cometas siguen encerrando interesantes enigmas que los científicos quieren desentrañar. Quizás uno de ellos podría ser el origen de la vida. Algunos científicos creen que los cometas podrían ser los responsables de diseminar los constituyentes de la vida por el Universo. Y, aunque menos espectacular, también podrían encerrar las claves del origen del agua de la Tierra. Los cometas se crearon en el inicio del Sistema Solar y su interior permanece virgen desde entonces. Por eso los astrónomos se preguntan ¿cuál es la estructura interna de un núcleo cometario? ¿Qué composición tienen? Algunas de estas preguntas las resolverá la sonda Stardust de la NASA, que recolectó material de la atmósfera del cometa P/Wild 2 el 2 ene 2004. Algunas otras las contestará la sonda Rosetta de la ESA, que en 2014 posará una pequeña sonda en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko y seguirá su acercamiento al Sol durante los siguientes dos años. Pero esta semana, Deep Impact envió ya un buen torrente de información cometaria.

Deep Impact es un proyecto de la NASA propuesto por Michael A'Hearn (Universidad de Maryland, Investigador Principal de la misión) para conocer más sobre el origen y composición de los cometas. Toma su nombre de la película homónima protagonizada por Morgan Freeman, Tea Leoni y Elijah Wood. Hay otras misiones para recoger material de los cometas, pero Deep Impact estaba destinado a colisionar con el cometa y producir un estallido de actividad. La sonda se componía de dos naves, una sonda proyectil y una nodriza. La sonda proyectil no poseía ninguna carga explosiva y para producir el máximo efecto posible, se aceleró a una gran velocidad, ~37.000 km/h (10,3 km/s).

Se esperaba que el material expulsado (gases y polvo) aumentaran paulatinamente el brillo aparente del cometa al reflejar más luz solar. Las estimaciones más optimistas hablaban de que el cometa podría aumentar su brillo visible hasta magnitud 0 (un poco menos brillante que Sirio, la estrella más brillante del cielo). Otras predicciones rebajaban el aumento a magnitud 8 (al alcance de prismáticos). ¿Cuáles se cumplieron? Tendrás que seguir leyendo para saber la respuesta ;)

El viaje.

Deep Impact se lanzó el 12 ene 2005 desde Cabo Cañaveral y viajó 431 millones de kilómetros hasta encontrarse con el núcleo del cometa Tempel 1. El cometa es de corto periodo, apenas 6,5 años y pasa por las cercanías de la órbita terrestre. Esta es una de las razones principales para su elección como objetivo. En el momento del impacto, la sonda y el cometa se encontraban a 134 milliones de kilómetros de la Tierra, esto es 7 minutos-luz, unas 0,9 veces la distancia Tierra Sol.

Durante los días anteriores (y posteriores) al gran momento, una miriada de telescopios terrestres y espaciales dirigieron sus instrumentos al Tempel 1, para registrar con precisión los cambios producidos por el impacto. A esta tarea también ayudaron astrónomos a ficionados utilizando telescopios y cámaras digitales alrededor del mundo (también desde España).

Las sondas se separaron el domingo 3 jul 2005. La nodriza debía obtener imágenes a una distancia segura de 500 kilómetros y la sonda proyectil hacer de kamikaze contra el núcleo cometario.

Por fin, el 4 jul 2005, mientras el proyectil se acercaba, también obtenía imágenes del núcleo, que llegaban a la Tierra por vía de las antenas de la Red de Espacio Profundo de la NASA. Durante la media hora previa al impacto, la sonda impactadora corrigió tres veces su trayectoria utilizando su sistema de navegación para alcanzar con éxito al núcleo del cometa. El núcleo del cometa, estimado a priori en 14 x 5 x 5 kilómetros tiene finalmente 5 x 7 kms.

La sonda proyectil recibió dos impactos durante su acercamiento al núcleo, desviando la cámara durante unos instantes, pero el sistema de control la devolvió a su posición correcta. 20 segundos antes del impacto, la sonda todavía enviaba imágenes de la superficie donde se pueden ver detalles de hasta 4 metros.

El impacto.

Finalmente, a las 5:52 GMT, la colisión de produjo. En ese momento, la sonda y el cometa se encontraban a 134 milliones de kilómetros de la Tierra, esto es, 7 minutos-luz o unas 0,9 veces la distancia Tierra-Sol. El proyectil penetró con un ángulo de 25 grados con respecto a la superficie. en ese instante, se crea una nube de material opaco dirigido justo en sentido contrario a la entrada de la sonda. El material de la nube se mueve a 5 km/s. Visto por la sonda nodriza, esta nube arroja sombra, indicando que la superficie del núcleo del Tempel 1 está compuesta por materia con densidad similar a la de los polvos de talco. Poco después la mayor parte de la energía de la colisión se transforma en una gran explosión que satura las cámaras de la sonda nodriza. Una de las claves era conocer cuál es el diámetro del cráter producido por la colisión. Por desgracia, parece que la nube oculta esta información. Sin embargo, los científicos de Deep Impact comentan que pudo ser más grande de lo previsto (entre 50 y 250 metros de diámetro).

La nube de material expulsado se expandió durante las siguientes horas alrededor del núcleo a diferente altitud dependiendo de su masa, según explicaron los científicos de la misión.

En la Tierra se tardó un poco más, pero no mucho más, en tener confirmación del evento, que se transmitió por Internet a través de NASA TV. A las 05:58 GMT, los ingenieros y científicos de la misión rompieron en aplausos al confirmarse el éxito del impacto. Siete minutos más tarde ya se podían observar en sus pantallas las primeras imágenes de la deflagración obtenidas por la sonda nodriza. En total, contando las tres cámaras de las sondas, se han obtenido 4500 imágenes que mantendrán ocupados a los científicos de la misión durante meses, y posiblemente años.

Las observaciones

La sonda Rosetta, los telescopios espaciales y los telescopios en Tierra registraron también el impacto. Se observó el impacto en diferentes longitudes de onda: desde los rayos X (los más energéticos) a los infrarrojos (relacionados con el calor). Cada una de estas longitudes nos dicen algo diferente del evento.

  • Observaciones infrarrojas realizadas por el telescopio UKIRT en Hawaii muestran que el cometa dobló su brillo en el primer minuto tras el impacto, hasta multiplicarlo por 10 una hora después. En base a estos datos, los astrónomos calculan que el material expulsado se aceleró a velocidades de 1100 km/h.
  • Las observaciones en infrarrojo realizadas por el Observatorio Austral Europeo (ESO) muestran que el cometa aumentó de brillo entre dos y tres veces un día después del impacto. El telescopio Optical Ground Station (OGS) de la Agencia Espacial Europea (ESA) situado en el Observatorio del Teide (Tenerife), siguió al cometa en el infrarrojo y en el visible. Los resultados preliminares indican que la dirección en la que las partículas fueron eyectadas del núcleo del cometa dependen del tamaño de la partícula.
  • Las fotografías del Telescopio Espacial Hubble, por ejemplo, se tomaron con la cámara ACS de alta resolución, en el espectro visible (la luz que pueden detectar nuestros ojos). Muestran cómo el impacto causó un flash brillante y un incremento constante de brillo en la nube de polvo interna del cometa. 12 minutos después de la colisión, el cometa era 10 veces más brillante que antes del impacto. Según los datos del Hubble, la nube de material expulsado se expandió a 1800 km/h.
  • Observaciones ralizadas por el telescopio espacial Switf (NASA), en rayos X y ultravioleta, muestran que varias decenas de miles de toneladas de material cometario fueron expulsadas del cometa.
  • El telescopio espacial XMM-Newton de la ESA observó también el cometa tras el impacto, en rayos X y ultravioleta. Las imágenes ultravioletas muestran que el brillo debido a los iones hidroxilos (creados por la rotura de la molécula del agua) aumentó hasta 5 veces hora y media después del impacto. Esto indica la presencia de agua en el material expulsado, algo ya previsto. Es un misterio por qué algunos cometas emiten en rayos X, ya que están relacionados con fenómetos violentos. Una posible explicación es que la coma de los cometas solo reflejan los rayos X solares. Sin embargo, el telescopio comprobó que el Tempel 1 era muy débil en esta longitud de onda.
En resumen, la mayor parte de la fiesta sucedió en el espectro infrarrojo (calor), mientras que en el visible apenas sí pudo detectarse un aumento apreciable de brillo, ya fuera por el impacto en el núcleo o por la luz solar reflejada del material expulsado. Por ello, los aficionados apenas pudieron sumarse a la celebración de estos fuegos artificiales cometarios. Las observaciones visuales realizadas momentos después de la colisión muestran un incremento de apenas 2 magnitudes (de la +11 a la +9) que, aunque apreciable, está lejos de las predicciones más optimistas que situaban al cometa como objeto visible a simple vista.

Las fotografías