Una bolla priva di campo magnetico circonda Chury

Quando la sonda Giotto aveva sorvolato la cometa di Halley tre decenni fa, aveva scoperto una vasta regione priva di campo magnetico estesa per oltre 400 chilometri dal nucleo, confermando qualcosa che gli scienziati sospettavano da tempo ma non avevano mai osservato direttamente. Ora anche i dati di Rosetta mostrano che attorno alla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko c'è una grande bolla dove il campo magnetico è assente.

Lo spazio interplanetario è permeato dal vento solare, il flusso di particelle elettricamente cariche che arriva dal Sole e che trasporta il suo campo magnetico in tutto il Sistema Solare. Dall'altra parte, le comete riversano molto gas lungo il loro percorso che si scontra e ostruisce il vento solare stesso. Nel punto di interazione le particelle della chioma vengono ionizzate creando una barriera in grado di rallentare e deviare il vento solare, evitando che questo impatti direttamente con il nucleo. Tale situazione può portare alla formazione di una zona priva di campo magnetico attorno alla cometa, chiamata " cavità diamagnetica".

Durante il 2015, l'aumento dell'attività di Chury era diventato un problema per la navigazione di Rosetta, costringendo il team a scegliere traiettorie più lontane. A luglio 2015, ossia poche settimane prima del perielio, la sonda si trovava a circa 170 chilometri di distanza dal nucleo. Una posizione che ha permesso agli scienziati di rilevare e studiare la cavità diamagnetica.

Charlotte Götz, autrice principale dello studio pubblicato sulla rivista Astronomy and Astrophysics, dell'Institute for Geophysics and extraterrestrial Physics di Braunschweig (Germania), ha commentato nel report: " avevamo quasi rinunciato a trovare la cavità diamagnetica, per questo siamo rimasti stupiti quando l'abbiamo vista".
Il documento descrive la bellezza di oltre 700 rilevamenti effettuati nella regione senza alcun campo magnetico a partire da giugno 2015.
L'osservazione è stata possibile grazie al magnetometro della suite RPC-MAG (Rosetta's Plasma Consortium MAGnetometer).

Scoperta della cavità diamagnetica attorno alla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Copyright ESA/Rosetta/RPC/IGEP/IC

" Siamo stati in grado di rilevare la cavità e, in molte occasioni, si è mostrata molto più grande e dinamica di quanto ci aspettassimo", ha aggiunto Charlotte.

Per spiegare le misure inaspettate, il team ha iniziato a scandagliare ogni possibile anomalia tra i dati degli altri strumenti di Rosetta, come le immagini della fotocamera OSIRIS e le rilevazioni di ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis).
Dall'analisi è emerso che, mentre il rilevamento del 29 luglio si è verificato in concomitanza di un forte sfogo di gas e polveri, tutte le altre misurazioni non sono state accompagnate da alcuna apprezzabile attività di degassamento. Un fatto davvero strano perché come ha fatto notare il co-autore Karl-Heinz Glassmeier, ricercatore principale RPC-MAG presso la Technische Universität Braunschweig in Germania, per ottenere nelle simulazioni una cavità diamagnetica così grande sarebbe stata necessaria un'attività di degassamento almeno 10 volte superiore.

La spiegazione più probabile sembra perciò risiedere nella natura dinamica del confine della cavità.
I confini tra le regioni di plasma con diverse proprietà sono spesso instabili e piccole oscillazioni possono verificarsi dove il vento solare incontra la zona priva di campo magnetico sul lato della cometa illuminato dal Sole. Queste oscillazioni si propagano e vengono amplificate lungo il confine, in direzione opposta alla nostra stella, causando una probabile crescita della cavità. Tale instabilità spiegherebbe anche perché le misurazioni delle regioni prive di campo magnetico sono sporadiche ed interessano solo brevi lassi di tempo, con la più lunga registrata nel mese di novembre durata per circa 40 minuti.

" Quello che abbiamo visto non è la parte principale della cavità ma le tasche più piccole al confine della cavità, che sono talvolta spinte più lontano dal nucleo dalle onde che si propagano lungo il confine", ha aggiunto Charlotte.

Ora gli scienziati stanno analizzando tutti gli eventi registrati per cercare di comprendere al meglio le proprietà del plasma nell'ambiente cometario e la sua interazione con il vento solare.
Dopo il perielio, quando la cometa si è allontanata dal Sole ed il tasso di emissione di gas e polvere è diminuito, il veicolo spaziale ha potuto avvicinarsi di nuovo al nucleo, con il magnetometro che ha continuato le rilevazioni della cavità diamagnetica per diversi mesi, fino all'ultima a febbraio 2016.

First detection of a diamagnetic cavity at comet 67P/Churyumov-Gerasimenko [abstract]

Context. The Rosetta magnetometer RPC-MAG has been exploring the plasma environment of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko since August 2014. The first months were dominated by low-frequency waves which evolved into more complex features. However, at the end of July 2015, close to perihelion, the magnetometer detected a region that did not contain any magnetic field at all.
Aims. These signatures match the appearance of a diamagnetic cavity as was observed at comet 1P/Halley in 1986. The cavity here is more extended than previously predicted by models and features unusual magnetic field configurations, which need to be explained.
Methods. The onboard magnetometer data were analyzed in detail and used to estimate the outgassing rate. A minimum variance analysis was used to determine boundary normals.
Results. Our analysis of the data acquired by the Rosetta Plasma Consortium instrumentation confirms the existence of a diamagnetic cavity. The size is larger than predicted by simulations, however. One possible explanation are instabilities that are propagating along the cavity boundary and possibly a low magnetic pressure in the solar wind. This conclusion is supported by a change in sign of the Sun-pointing component of the magnetic field. Evidence also indicates that the cavity boundary is moving with variable velocities ranging from 230−500 m/s.