Usando dados do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, astrônomos da Universidade de Maryland (UMD), em College Park, Maryland, capturaram uma sequência de imagens nítida do início ao fim de uma emissão explosiva de poeira, gelo e gases durante a aproximação do cometa 46P / Wirtanen no final de 2018. Esta é a observação mais completa e detalhada até o momento da formação e dissipação de uma explosão de cometa que ocorre naturalmente. Os membros da equipe relataram seus resultados na edição de 22 de novembro do The Astrophysical Journal Letters .

"O TESS passa quase um mês de cada vez imaginando uma parte do céu. Sem quebras de dia ou noite e sem interferência atmosférica, temos um muito uniforme, conjunto de observações de longa duração, "disse Tony Farnham, um cientista pesquisador no Departamento de Astronomia da UMD e o principal autor do artigo de pesquisa. "À medida que os cometas orbitam o Sol, eles podem passar pelo campo de visão do TESS. Wirtanen era uma alta prioridade para nós por causa de sua abordagem fechada no final de 2018, então decidimos usar sua aparência nas imagens do TESS como um caso de teste para ver o que poderíamos tirar disso. Fizemos isso e ficamos muito surpresos! "

"Embora o TESS seja uma potência para descobrir planetas orbitando nas proximidades, estrelas brilhantes, sua estratégia de observação permite muita ciência adicional interessante, "disse o cientista do projeto TESS, Padi Boyd, do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Uma vez que os dados do TESS são rapidamente tornados públicos por meio do Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST) da NASA, é emocionante ver cientistas identificando quais dados são de interesse para eles, e então fazendo todos os tipos de ciência adicional fortuita além dos exoplanetas. "

A atividade normal do cometa é impulsionada pela luz do sol vaporizando os gelos perto da superfície do núcleo, e os gases que saem arrastam a poeira do núcleo para formar a coma. Contudo, muitos cometas são conhecidos por experimentar explosões espontâneas ocasionais que podem significativamente, mas aumenta temporariamente a atividade do cometa. Não se sabe atualmente o que causa explosões, mas eles estão relacionados às condições na superfície do cometa. Uma série de mecanismos de gatilho potenciais foram propostos, incluindo um evento térmico, em que uma onda de calor penetra em uma bolsa de gelo altamente volátil, fazendo com que o gelo vaporize rapidamente e produza uma explosão de atividade, e um evento mecânico, onde um penhasco desmorona, expor gelo fresco à luz solar direta. Assim, estudos do comportamento de explosão, especialmente nos estágios iniciais de clareamento que são difíceis de capturar, pode nos ajudar a entender as propriedades físicas e térmicas do cometa.

Embora Wirtanen tenha chegado mais perto da Terra em 16 de dezembro, 2018, a explosão ocorreu no início de sua abordagem, começando em 26 de setembro, 2018. O clareamento inicial da explosão ocorreu em duas fases distintas, com um flash de uma hora seguido por um segundo estágio mais gradual que continuou a ficar mais claro por mais 8 horas. Esta segunda fase foi provavelmente causada pela disseminação gradual da poeira do cometa a partir da explosão, o que faz com que a nuvem de poeira reflita mais luz solar em geral. Depois de atingir o brilho máximo, o cometa desapareceu gradualmente ao longo de um período de mais de duas semanas. Porque o TESS leva detalhes, imagens compostas a cada 30 minutos, a equipe foi capaz de visualizar cada fase em detalhes requintados.

"Com 20 dias de imagens muito frequentes, fomos capazes de avaliar as mudanças no brilho com muita facilidade. É para isso que o TESS foi projetado, para realizar seu trabalho principal como um inspetor de exoplanetas, "Farnham disse." Não podemos prever quando vão acontecer explosões de cometas. Mas mesmo que de alguma forma tivéssemos a oportunidade de agendar essas observações, não poderíamos ter feito melhor em termos de tempo. A explosão aconteceu poucos dias após o início das observações. "

A equipe gerou uma estimativa aproximada de quanto material pode ter sido ejetado na explosão, cerca de um milhão de quilogramas (2,2 milhões de libras), que poderia ter deixado uma cratera no cometa de cerca de 20 metros (cerca de 65 pés) de diâmetro. Uma análise mais aprofundada dos tamanhos de partículas estimados na cauda de poeira pode ajudar a melhorar esta estimativa. Observar mais cometas também ajudará a determinar se o brilho em vários estágios é raro ou comum em explosões de cometas.

O TESS também detectou pela primeira vez o rastro de poeira de Wirtanen. Ao contrário da cauda de um cometa - o spray de gás e poeira fina que segue atrás de um cometa, crescendo à medida que se aproxima do sol - a trilha de um cometa é um campo de detritos maiores que traça o caminho orbital do cometa conforme ele se desloca ao redor do sol. Ao contrário de uma cauda, que muda de direção conforme é soprado pelo vento solar, a orientação da trilha permanece mais ou menos constante ao longo do tempo.

"A trilha segue mais de perto a órbita do cometa, enquanto a cauda está deslocada dele, à medida que é empurrado pela pressão da radiação solar. O que é significativo sobre a trilha é que ela contém o maior material, "disse Michael Kelley, um cientista de pesquisa associado no Departamento de Astronomia da UMD e um co-autor do artigo de pesquisa. "A poeira da cauda é muito fina, muito parecido com fumaça. Mas a poeira da trilha é muito maior - mais parecida com areia e seixos. Achamos que os cometas perdem a maior parte de sua massa por meio de suas trilhas de poeira. Quando a Terra encontra a trilha de poeira de um cometa, temos chuvas de meteoros. "

Embora o estudo atual descreva os resultados iniciais, Farnham, Kelley e seus colegas esperam análises adicionais de Wirtanen, bem como outros cometas no campo de visão do TESS. "Também não sabemos o que causa explosões naturais e é isso que queremos encontrar, "Farnham disse." Existem pelo menos quatro outros cometas na mesma área do céu onde TESS fez essas observações, com um total de cerca de 50 cometas esperados nos primeiros dois anos de dados do TESS. Há muito que pode resultar desses dados. "