Qualche numero sulla cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

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Pubblicato Domenica, 05 Ottobre 2014 11:00

Scritto da Elisabetta Bonora

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ESA Rosetta: 67P 26 settembre 2014
Credits: ESA/Rosetta/NavCam - Processing by 2di7 & titanio44

Finalmente venerdì, sul blog della missione Rosetta, ho trovato il post che stavo aspettando: i dati sulle caratteristiche fisiche della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Alcune informazioni già erano note ma altre, come la densità, sono state pubblicate per la prima volta.

I parametri rilasciati si basano sulle misurazioni effettuate a partire dal 6 agosto, ossia dal giorno in cui la sonda Rosetta è giunta al suo appuntamento con la cometa, e saranno soggetti ad aggiornamenti mano mano che i dati più recenti verranno analizzati.

Fonte: http://blogs.esa.int/rosetta/2014/10/03/measuring-comet-67pc-g/ 

Le novità di questa tabella riguardano le esatte misure dei due lobi (quelle del collo erano state calcolate da Marco Di Lorenzo in un precedente post), il volume e la densità

Credits: Image: ESA/Rosetta/NAVCAM; Dimensions: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Con l'occasione l'ESA ha anche condiviso un modello 3D del nucleo, basato sulle immagini di OSIRIS e della NavCam, scaricabile in due formati:
- .wrl
- .obj

Circa il 30% della superficie della cometa non è ancora stato studiato completamente per via delle scarse condizioni di luce, per cui il modello risulta ancora incompleto ed approssimativo così come, di conseguenza, le stime relative al volume ed alla densità globale.

In ogni caso, questi dati mi hanno ricordato la cometa 19P/Borrelly, osservata nel 2001 dalla sonda della NASA Deep Space 1 ed appartenente alla famiglia cometaria di Giove, come la 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Entrambe hanno un albedo molto basso (19P/Borrelly riflette al massimo solo il 3% della luce mentre 67P il 4%), una densità inferiore alla media, che generalmente si aggira intorno agli 0,6 g/cm³ (19P/Borrelly ha una densità di 0,3 g/cm³ mentre 67P 0,4 g/cm³) e mostrano una superficie secca e priva di ghiaccio (19P/Borrelly, invece, ha una massa pari al doppio di quella di 67P, così come all'incirca lo sono le sue dimensioni, 8x4x4 chilometri).

Il periodo di rotazione, invece, è stato uno dei primi parametri calcolati, in base alle variazioni periodiche di luminosità, e pubblicati.
I dati rilevati dall'Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System (OSIRIS), combinati con le osservazioni da Terra, sono stati utilizzati per determinare il periodo di rotazione, la direzione dell'asse di rotazione, e lo stato di rotazione del nucleo di 67P.
I risultati provano che la rotazione della cometa è notevolmente cambiata dal suo passaggio al perielio nel 2009, variando da 12,76129 ± 0,00005 ore a 12,4043 ± 0,0007 ore.
Ecco un estratto del documento pubblicato su Astronomy & Astrophysics: 

Evidence is found that the rotation rate of 67P has significantly changed near the time of its 2009 perihelion passage, probably due to sublimation-induced torque. We find that the sidereal rotation periods P1 = 12.76129 ± 0.00005 h and P2 = 12.4043 ± 0.0007 h for the apparitions before and after the 2009 perihelion, respectively, provide the best fit to the observations. No signs of multiple periodicity are found in the light curves down to the noise level, which implies that the comet is presently in a simple rotation state around its axis of largest moment of inertia. We derive a prograde rotation model with spin vector J2000 ecliptic coordinates λ = 65° ± 15°, β = + 59° ± 15°, corresponding to equatorial coordinates RA = 22°, Dec = + 76°. However, we find that the mirror solution, also prograde, at λ = 275° ± 15°, β = + 50° ± 15° (or RA = 274°, Dec = + 27°), is also possible at the same confidence level, due to the intrinsic ambiguity of the photometric problem for observations performed close to the ecliptic plane.

La massa della cometa era stata resa nota a fine agosto con una prima stima sui dati del Radio Science Investigation (RSI) ed un'incertezza (provvisoria) del 10%.

La produzione di vapore acqueo, basata sulle osservazione del Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter (MIRO), era stata pubblicata a metà settembre, così come i dati sulla temperatura superficiale, rilevati dal Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS), che in soli due mesi aveva registrato oltre tre milioni di spettri della superficie di 67P. Le prime misurazioni del mese di luglio avevano classificato 67P come una cometa piuttosto calda (circa -70 gradi Celsius), e i dati successivi avevano confermato una crosta polverosa porosa, altamente termoisolante, impoverita di ghiaccio d'acqua.
Il Cometary Secondary Ion Mass Analyser (COSIMA) aveva avuto fortuna raccogliendo i primi grani di polvere cometaria quando Rosetta si trovava ancora a 100 chilometri dal nucleo.
E infine, anche il Rosetta Orbiter Sensor for Ion and Neutral Analysis (ROSINA) aveva assaggiato la cometa all'inizio di settembre, analizzando le prime molecole volatili intorno al nucleo. Acquisendo più di 40.000 spettri ad alta e bassa risoluzione, aveva ritratto una chioma dalla densità relativamente bassa, identificando acqua, monossido di carbonio e biossido di carbonio come elementi principali ed ammoniaca, metano e metanolo come molecole minori.

Tuttavia, la situazione sembra cambiare velocemente e l'attività cometaria appare intensificarsi ad ogni nuovo set di immagini rilasciate.

L'ultimo è stato ripreso il 26 settembre da una distanza di 26.3 chilometri dal nucleo.

Gli scatti sono sempre più difficili da assemblare: la distanza ravvicinata, la traiettoria di Rosetta e i 20 minuti che intercorrono tra un frame e l'altro, producono una significativa variazione della geometria e delle ombre sulla superficie di 67P.

Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM

In questo mosaico, la parte più problematica è il quadrante in basso a sinistra (n. 4).
Finora ho visto poche elaborazioni in rete di questa sequenza: alcune sono state pubblicate da Emily Lakdawalla sul suo blog mentre altre mostrano qualche difetto nel punto di giunzione all'altezza del collo dove si può incorrere facilmente in una duplicazione degli elementi e dei getti (ad esempio, quello visibile nel quadrante 4 non è un quinto getto ma corrisponde all'ultimo a sinistra del quadrate 3).

Noi abbiamo messo alla prova diversi programmi di grafica di uso commerciale, come PhotoShop, PTGui, Microsoft ICE ed altri, ma nessuno è stato in grado di produrre un risultato soddisfacente, soprattutto se ci affida ad un merge automatico per uniformare i livelli.

La nostra scelta, perciò, come spesso accade, è stata quella di procedere manualmente dato che la percezione e la sensibilità umana è ancora qualcosa che un algoritmo cerca solo di simulare.

Il risultato è il mosaico che vedete in apertura, mentre qui di seguito abbiamo giocato con i colori:

ESA Rosetta: 67P 16 settembre 2014
Credits: ESA/Rosetta/NavCam - Processing by 2di7 & titanio44

Ora 67P sfoggia almeno 4 getti ben distinti nella regione del collo mostrando un chiaro incremento di attività, con cui Philae dovrà fare i conti il prossimo 12 novembre. 
Sul blog di missione leggiamo: "E' forse difficile da credere guardando queste immagini a meno di 30 chilometri dalla superficie, ma le recenti osservazioni terrestri hanno rilevato che la chioma di 67P si estende già almeno 19.000 km dal nucleo!".