Cometa

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Evoluzione delle code di polveri e di ioni, lungo l'orbita di una cometa. La coda di ioni (blu) è più dritta e rivolta in direzione opposta al Sole, mentre quella di polveri si incurva relativamente al percorso orbitale.

Una cometa è un oggetto celeste relativamente piccolo, simile ad un asteroide ma composto prevalentemente di ghiaccio. Nel Sistema solare, le orbite delle comete si estendono oltre quelle di Plutone. Le comete che entrano nel sistema interno, e si rendono quindi visibili ai nostri occhi, hanno spesso orbite ellittiche. Spesso descritte come "palle di neve sporche", le comete sono composte per la maggior parte di sostanze volatili come biossido di carbonio, metano e acqua ghiacciati, con mescolati aggregati di polvere e vari minerali. La sublimazione delle sostanze volatili quando la cometa è in prossimità del Sole causa la formazione della chioma e della coda.

Si pensa che le comete siano dei residui rimasti dalla condensazione della nebulosa da cui si formò il Sistema solare: le zone periferiche di tale nebulosa sarebbero state abbastanza fredde da permettere all'acqua di trovarsi in forma solida (invece che come gas). È sbagliato descrivere le comete come asteroidi circondati da ghiaccio: i bordi esterni del disco di accrescimento della nebulosa erano così freddi che i corpi in via di formazione non subirono la differenziazione sperimentata da corpi in orbite più vicine al Sole.

Indice

1 Denominazione
2 Caratteristiche fisiche e classificazione
3 Morte delle comete
4 Origine degli sciami meteorici
5 Storia dello studio delle comete
6 Portatrici di vita
7 Elenco di comete famose
8 Curiosità
9 Altri progetti
10 Voci correlate
11 Riferimenti
12 Collegamenti esterni

[modifica] Denominazione

Le comete al momento della loro scoperta ricevono una sigla composta da C/ seguita da una lettera maniuscola dell'alfabeto e un numero, la lettera indica in quale mese e parte del mese (prima o seconda metà) è stata scoperta, il numero indica l'ordine progressivo di annuncio della scoperta, durante ogni periodo di mezzo mese, a questa sigla segue il nome dello scopritore, possono essere attribuiti fino a tre nomi o, se il caso, il nome del programma o del satellite che ha effettuato la scoperta. Negli ultimi anni si è assistito alla scoperta della cometicità, ossia la scoperta della natura cometaria, di numerosi oggetti ritenuti inizialmente di natura asteroidale, in questi casi l'oggetto ha aggiunto alla sua sigla asteroidale la parte iniziale della sigla attribuita alle comete periodiche (P/): in alcuni casi l'oggetto ha assunto una doppia denominazione, una cometaria e una asteroidale, la differenza di denominazione per questi casi è dovuta al fatto che si tratta di casi riguardanti asteroidi scoperti e osservati da anni, mentre negli altri casi, la scoperta della natura cometaria è stata fatta entro breve tempo dalla scoperta come asteroide.

Nella nomenclatura astronomica per le comete, la lettera prima del "/" può essere:

C. Cometa non periodica.
P. Cometa periodica.
D. Cometa disintegrata o "persa".
X. Cometa per cui non è stata calcolata un'orbita precisa, solitamente sono le comete storiche.
A. Oggetto identificato erroneamente come cometa ma che è in realtà un pianetino.

[modifica] Caratteristiche fisiche e classificazione

Le comete sono a volte perturbate dalle loro orbite distanti, e finiscono per assumere orbite estremamente ellittiche che le portano molto vicine al Sole. Queste orbite sono così grandi che una cometa può impiegare migliaia di anni per percorrerle. Tali comete sono dette di lungo periodo. Occasionalmente, un incontro ravvicinato con un pianeta gigante come Giove o Saturno può modificare radicalmente l'orbita, spostando il suo punto più vicino in prossimità del pianeta, che l'ha in tal modo "catturata". Ogni pianeta gigante forma nel tempo una famiglia di comete aventi orbita simile, quella di Giove è composta di ben 348 comete conosciute.

La nuova orbita è molto più piccola, ed è percorsa in pochi anni. La cometa è adesso definita di breve periodo, e si avvicina al Sole molto più spesso.

Quando una cometa si avvicina al Sistema solare interno, il calore del Sole fa sublimare i suoi strati di ghiaccio più esterni. Le correnti di polvere e gas prodotte formano una grande, ma rarefatta atmosfera attorno alla cometa, chiamata chioma, e la forza esercitata sulla chioma dalla pressione di radiazione del Sole, e soprattutto dal vento solare, causano un enorme coda che punta in direzione opposta al sole. Spesso polveri e gas formano due code distinte, che puntano in direzioni leggermente differenti: la polvere, più pesante, rimane indietro rispetto alla cometa, e forma spesso una coda incurvata. Il gas, più sensibile al vento solare, forma una coda diritta. Il corpo centrale della cometa, da cui si origina il materiale che forma la chioma e la coda, viene chiamato nucleo.

La coda è descritta più in dettaglio in un articolo apposito.

Sia la chioma che la coda sono illuminate dal Sole e sono spesso visibili dalla Terra. Rispetto alle minuscole (in termini astronomici) dimensioni del nucleo, che spesso non supera i 10 o 20 chilometri, le code sono veramente enormi, e possono superare i cento milioni di chilometri in lunghezza. Sono comunque estremamente tenui, tanto che è ancora possibile vedere le stelle attraverso di esse. La coda risplende sia di luce riflessa dal Sole, sia di luce propria (molto debole) grazie alla ionizzazione dei suoi atomi. La maggior parte delle comete è però troppo debole per essere vista ad occhio nudo, ed è necessario usare un binocolo o meglio ancora un telescopio. Una manciata di comete ogni decade diventa ben visibile ad occhio nudo.

Prima dell'invenzione del telescopio, le comete sembravano apparire dal nulla nel cielo, e poi svanire gradualmente alla vista. Erano in genere considerate di cattivo auspicio per re o nobili, o foriere di catastrofi. Da reperti antichi, soprattutto cinesi, sappiamo che il loro apparire in cielo è stato seguito dagli esseri umani per millenni.

Le comete sono classificate secondo il loro periodo orbitale. Le comete di lungo periodo (migliaia di anni) provengono probabilmente dalla nube di Oort, mentre comete di periodo più corto (ma sempre dell'ordine delle decine o centinaia di anni) hanno origine dalla fascia di Kuiper. Le comete di periodo veramente corto (pochi anni) diventano tali solo in seguito alla cattura da parte di un pianeta gigante.

Esistono comete dette sun-grazing (che sfiorano il sole), dal perielio così vicino al Sole che sfiorano letteralmente la superficie solare. Queste comete hanno breve vita, perché l'intensa radiazione solare le fà evaporare in pochissimo tempo. Sono, inoltre, difficili da osservare, a causa dell'intensa luce solare molto vicina: per osservarle occorre usare strumenti speciali come un coronografo, usare un filtro a banda molto stretta, osservarle durante un eclissi totale di Sole, o osservarle con un satellite.

Sono stati proposti una varietà di meccanismi per cui le orbite delle comete possono essere perturbate e diventare altamente ellittiche; attualmente si pensa che la causa principale sia il passaggio ravvicinato di una stella vicino al Sole: tali incontri sono rari, ma i tempi di questi passaggi ravvicinati sono così lunghi, che gli effetti possono impiegare migliaia d'anni prima di manifestarsi. Altre teorie ipotizzate nel passato prevedevano l'esistenza di una compagna sconosciuta del Sole chiamata Nemesi, o un ipotetico Pianeta X.

Ironicamente, i nuclei cometari sono tra gli oggetti più scuri conosciuti: alcuni sono più neri di una lavagna. La sonda Giotto scoprì che il nucleo della Cometa di Halley riflette circa il 4% della luce con cui viene illuminato, e la sonda Deep Space 1 scoprì che la superficie della cometa Borrelly riflette una percentuale tra il 2,4% e il 3%. Per confronto, il normale asfalto stradale riflette il 7% della luce incidente. Si pensa che il colore scuro derivi dai composti organici che dovrebbero abbondare in superficie: il riscaldamento solare porta via ghiacci ed elementi volatili, lasciando solo molecole pesanti simili a quelle organiche, che tendono ad essere molto scure, come sulla Terra il bitume o il petrolio grezzo. Paradossalmente, il colore scuro del nucleo è il motore della formazione della coda, perché solo così il nucleo riesce ad assorbire il calore necessario ad alimentare il processo.

[modifica] Morte delle comete

Immagine della cometa Schwassmann-Wachmann 3 raccolta dal Telescopio spaziale Spitzer tra il 4 ed il 6 maggio 2006

Le comete hanno vita relativamente breve. I ripetuti passaggi vicino al Sole le spogliano progressivamente degli elementi volatili, fino a che la coda non si può più formare, e rimane solo il materiale roccioso. Se questo non è abbastanza legato, la cometa può semplicemente svanire in una nuvola di polveri. Se invece il nucleo roccioso è consistente, la cometa è adesso diventata un asteroide inerte, che non subirà più cambiamenti.

La frammentazione delle comete può essere attribuita essenzialmente a tre effetti: all'urto con un meteorite, ad effetti mareali di un corpo maggiore, quale conseguenza dello shock termico derivante da un repentino riscaldamento del nucleo cometario. Spesso episodi di frantumazione seguono fasi di intensa attività della cometa, indicate col termine inglese outburst. La frammentazione può comportare un aumento della superficie esposta al Sole e può risolversi in un rapido processo di disgregazione della cometa. L'osservazione della frammentazione del nucleo della cometa periodica Schwassmann-Wachmann 3 ha permesso di raccogliere nuovi dati su questo fenomeno ^[1].

Alcune comete possono subire una fine più violenta: cadere nel Sole oppure entrare in collisione con un pianeta, durante le loro innumerevoli orbite che percorrono il Sistema solare in lungo e in largo. Le collisioni tra pianeti e comete sono piuttosto frequenti su scala astronomica: la Terra incontrò una piccola cometa nel 1908, che esplose nella taiga siberiana causando l'evento di Tunguska, che rase al suolo migliaia di chilometri quadrati di foresta. Nel 1910 la Terra passò attraverso la coda della Cometa di Halley, ma le code sono talmente immateriali che il nostro pianeta non subì il minimo effetto.

I frammenti della cometa Shoemaker-Levy 9

Nel 1994, la cometa Shoemaker-Levy 9 passò troppo vicino a Giove e rimase catturata dalla gravità del pianeta. Le forze di marea causate dalla gravità spezzarono il nucleo in una decina di pezzi, i quali poi bombardarono il pianeta nelle settimane seguenti offrendo viste spettacolari ai telescopi di mezzo mondo, da tempo in all'erta per seguire l'evento. Divenne immediatamente chiaro il significato di strane formazioni che si trovano sulla Luna e su altri corpi rocciosi del Sistema solare: catene di piccoli crateri, posti in linea retta uno dopo l'altro. È evidente che una cometa passò troppo vicino al nostro pianeta, ne rimase spezzata, ed andò a finire contro la Luna causando la catena di crateri.

La collisione di una grossa cometa con la Terra sarebbe un disastro immane se avvenisse vicino ad una grande città, perché causerebbe sicuramente migliaia, se non milioni di morti. Fortunatamente, seppur frequenti su scala astronomica, tali eventi sono molto rari su scala umana, e i luoghi densamente abitati della Terra sono ancora molto pochi rispetto alle vaste aree disabitate o coperte dai mari.

[modifica] Origine degli sciami meteorici

Il nucleo di ogni cometa perde continuamente materia, che va a formare la coda. La parte più pesante di questo materiale non è spinta via dal vento solare, ma resta su un'orbita simile a quella originaria. Col tempo, l'orbita descritta dalla cometa si riempie di sciami di particelle piccolissime, ma molto numerose, e raggruppate in nubi che hanno origine in corrispondenza di un periodo di attività del nucleo. Quando la Terra incrocia l'orbita di una cometa in corrispondenza di una nube, il risultato è uno sciame di stelle cadenti, come le famose "lacrime di S. Lorenzo" (10 agosto), o numerosi sciami più piccoli e meno conosciuti.

A volte le nubi sono densissime: le Leonidi produssero nel 1933 una vera e propria pioggia, con conteggi superiori alle dieci meteore al secondo. La Terra incrocia l'orbita delle Leonidi ogni 33 anni, ma gli sciami del 1966 e del 1999 non sono stati altrettanto prolifici.

[modifica] Storia dello studio delle comete

Cometa C/1995 O1 Hale-Boop. Si notino le due code: quella blu è di ioni, l'altra di polveri.

La questione di cosa fossero le comete, se fenomeni atmosferici od oggetti interplanetari, rimase a lungo irrisolta. Gli astronomi si limitavano a registrare la loro apparizione, ma i tentativi di spiegazione erano pure speculazioni. La svolta cominciò nel XVI secolo. In quegli anni, Tycho Brahe provò che dovevano trovarsi oltre l'orbita della Luna, e quindi ben al di fuori dell'atmosfera terrestre.

Nel XVII secolo, Edmond Halley usò la teoria della gravitazione, da poco formulata da Isaac Newton, per calcolare l'orbita di alcune comete. Trovò che una di queste tornava periodicamente vicino al Sole ogni 76 o 77 anni. Quando questa predizione fu confermata (purtroppo, Halley era già morto), divenne famosa come la Cometa di Halley, e si trovò che era stata osservata ogni 76 anni fin dal 66.

La seconda cometa riconosciuta come periodica fu la Cometa di Encke, nel 1821. Come la Halley, fu chiamata col nome di chi ne calcolò l'orbita, il matematico e fisico tedesco Johann Franz Encke (oggi le comete vengono in genere chiamate col nome dello scopritore).

La cometa di Encke ha il periodo più breve conosciuto, poco più di 3 anni, e grazie a questo è anche la cometa della quale si registrano più apparizioni. È anche la prima cometa per la quale si notò che l'orbita era influenzata da forze non gravitazionali (vedi più sotto). Anche se adesso è troppo debole per essere osservata ad occhio nudo, dev'essere stata molto luminosa qualche migliaio di anni fa, quando la sua superficie non era ancora evaporata. La sua prima apparizione registrata risale tuttavia al 1786.

La vera natura delle comete rimase incerta per altri secoli. All'inizio del XIX secolo un altro matematico tedesco, Friedrich Wilhelm Bessel, era sulla strada giusta. Creò una teoria secondo la quale la luminosità di una cometa proveniva dall'evaporazione di un oggetto solido, e che le forze non gravitazionali agenti sulla cometa di Encke fossero il risultato della spinta causata dai jet di materia in evaporazione. Le sue idee furono dimenticate per più di 100 anni fino a quando Fred Lawrence Whipple, all'oscuro del lavoro di Bessel, propose la stessa teoria nel 1950.

Divenne presto il modello accettato di cometa e fu in seguito confermato dalla flotta di sonde (incluse la sonda Giotto dell'ESA e le sonde Vega 1 e Vega 2 dell'Unione Sovietica) che andò incontro alla Cometa di Halley nel 1986, per fotografarne il nucleo ed osservare i jet di materiale in evaporazione.

La sonda americana Deep Space 1 passò accanto alla Cometa 19P/Borrelly nel 2001 e confermò che le caratteristiche della Cometa di Halley erano simili a quelle di altre comete.

La missione Stardust è stata lanciata nel gennaio 1999, ed ha incontrato la cometa Wild 2 nel gennaio 2004. Ha raccolto del materiale che è rientrato sulla Terra nel 2006.

La missione Deep Impact è stata lanciata nel febbraio 2005, ed ha colpito con un proiettile la cometa Tempel 1 il 4 luglio 2005 (alle 5:52 UTC).

[modifica] Portatrici di vita

Sette articoli pubblicati sulla rivista Science (Volume 314, Issue 5806, 2006) da un team di scienziati internazionali, tra i quali sette italiani, annunciano la scoperta nei grani di polvere della cometa Wild 2 di lunghe molecole organiche, di ammine precursori di quelle organiche, come il Dna. La sonda Stardust, dopo aver percorso 4,6 miliardi di km in circa sette anni ha catturato un centinaio di grani ognuno piccolo meno di un millimetro.

I grani sono stati catturati il 2 gennaio 2004 dalla coda della cometa Wild-2 con una speciale filtro in aereogel, una sostanza porosa dall'aspetto lattiginoso). Gli scienziati autori della scoperta, tra cui Alessandra Rotundi dell'Università Parthenope di Napoli, ritengono che questa scoperta sia la conferma della teoria secondo la quale molecole portate dalle comete siano alla base dell'origine della vita sulla Terra. È una teoria che nacque nei primi anni del novecento e confermata dalle osservazioni fatte dalla sonda europea Giotto nel 1986 quando si avvicinò alla cometa Halley.

Ad avvalorare questa ipotesi, vi sono anche i tempi rapidi con la quale è comparsa la vita sulla Terra. In poche decine di milioni di anni la situazione sulla Terra è mutata radicalmente e tempi così rapidi si possono spiegare solo con l'ipotesi che a portare gli ingredienti fondamentali alla vita siano state le comete.

[modifica] Elenco di comete famose

[modifica] Curiosità

Fra tutte le comete periodiche conosciute quella che ricorre più frequentemente è la cometa di Encke, identificata per la prima volta nel 1786. Il suo periodo equivale a 1206 giorni (3,3 anni) ed è il più breve che si conosca. Il periodo più lungo, invece, appartiene alla cometa di Delevan, individuata nel 1914, per la quale non è stata determinata con precisione l'orbita: un calcolo approssimativo prevede il suo ritorno fra circa 24 milioni di anni.

[modifica] Altri progetti

Wikimedia Commons contiene file multimediali sulle comete

[modifica] Voci correlate

[modifica] Riferimenti

^ (EN) Zdenek Sekanina, Comet 73P/Schwassmann-Wachmann: Nucleus Fragmentation, Its Light-Curve Signature, and Close Approach to Earth in 2006, International Comet Quarterly, 27, 225-240, 2005 (PDF)

[modifica] Collegamenti esterni

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