La disintegrazione anomala della cometa Atlas

La cometa Atlas (C/2019 Y4) si disintegrò ai primi di aprile 2020 quando era ancora a quasi 1,5 unità astronomiche dal Sole. Analizzando le immagini riprese dallo Hubble Space Telescope, un team di astronomi statunitensi ha cercato di capire il perché, e l’ipotesi fatta per spiegarne il comportamento è sorprendente
di Albino Carbognani   

Per le comete, terminare la propria esistenza con una disintegrazione catastrofica è un evento comune: queste antiche palle di ghiacci, silicati e composti organici in orbita attorno al Sole possiedono una forza di coesione piuttosto debole e può accadere che l’attività di sublimazione – oppure la forza di marea del Sole o di qualche pianeta (come nel caso della Shoemaker-Levy 9 con Giove) – distrugga il nucleo. Mentre la disintegrazione di comete piccole, con dimensioni del nucleo inferiori al chilometro, porta la cometa a trasformarsi in una nuvola di polvere, la disintegrazione di comete di dimensioni maggiori può produrre diversi frammenti attivi che rimangono osservabili come comete distinte. Quando accade, i frammenti percorrono orbite eliocentriche molto simili a quella della cometa progenitore e sono collettivamente noti come gruppo di comete o famiglia di comete. Anche se le disintegrazioni sono comuni, sono state identificate solo una manciata di famiglie di comete, la maggior parte delle quali sono comete della famiglia di Giove ossia con un periodo orbitale breve. Sono solo due le famiglie di comete di lungo periodo: la ben nota famiglia delle Kreutz, che contiene oltre 4000 frammenti conosciuti e il gruppo delle Liller-Tabur-Swan.

A queste due famiglie di comete a lungo periodo si può ora aggiungere anche quella della cometa Atlas (C/2019 Y4). Questa cometa fu scoperta il 28 dicembre 2019 dall’Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System (Atlas), mentre percorreva un’orbita eliocentrica molto simile a quella della Grande Cometa del 1844, come notò per primo l’astrofilo tedesco Maik Meyer: queste due comete sono il risultato delle scissione di una cometa progenitrice avvenuto circa 5000 anni fa durante un passaggio al perielio a 0,25 unità astronomiche (Au) dal Sole (37 milioni di km).

Dopo la scoperta, la cometa Atlas aumentò rapidamente di luminosità fra febbraio e marzo 2020 (si pensava dovesse diventare visibile a occhio nudo), poi divenne più debole e ai primi di aprile il nucleo mostrò chiari segni di disintegrazione. Tutto questo a ben due mesi dal passaggio al perielio, a una distanza di circa 1,5 Au dal Sole. Di solito i membri di una famiglia di comete sono a loro volta soggetti a disintegrazione, ma prima della Atlas nessuna famiglia di comete a lungo periodo aveva mostrato fenomeni di frammentazione a una così grande distanza dal Sole. Il motivo è abbastanza intuitivo: i frammenti di una cometa sono le parti più resistenti del nucleo, quindi è improbabile che si disintegrino senza che siano esposti a un flusso di calore solare almeno paragonabile a quello che ha spaccato il nucleo progenitore. Perché la Atlas ha mostrato questo comportamento anomalo disintegrandosi molto prima di quanto ci si potesse aspettare? Se lo sono chiesti Quanzhi Ye (Dipartimento di astronomia dell’Università del Maryland) e il suo team che nell’aprile 2020 hanno condotto una campagna osservativa di tre giorni usando l’Hubble Space Telescope.

Dall’analisi fotometrica delle immagini di Hubble risulta che i frammenti A e B del nucleo della Atlas, ossia quelli maggiori osservati anche dai telescopio al suolo, erano in realtà costituiti da cluster di poche decine di frammenti con diametri fino a 10 metri. Il cluster A è andato incontro a una rapida dissoluzione, mentre il cluster B ha avuto una vita molto più lunga, segno che una parte del nucleo della Atlas aveva una coesione maggiore dell’altra. Dalla misura della velocità di allontanamento dei frammenti  dei cluster è risultato un valore tipico di 10 m/s, alto se si confronta con i processi di frammentazione tipicamente osservati nelle comete. Questa elevata velocità di allontanamento può essere dovuta sia a una disintegrazione rotazionale per il superamento del limite della spin-barrier, sia a una disintegrazione esplosiva dovuta a un accumulo di gas in grado di esercitare una forte pressione dall’interno del nucleo. La disintegrazione dei frammenti più piccoli in un tempo scala di pochi giorni è consistente con una distruzione rotazionale.

Per spiegare il comportamento anomalo della Atlas che si è disintegrata a grande distanza dal Sole, il team di astronomi ipotizza che il nucleo di questa cometa fosse originariamente l’interno – ricco di ghiaccio – della cometa progenitore. La rottura del nucleo di questa cometa dovrebbe essersi verificata a una distanza eliocentrica superiore alle 1,5 Au, durante la fase di allontanamento dal Sole, così il ghiaccio interno è sempre rimasto protetto dall’intenso calore solare durante il passaggio al perielio. L’altro grande frammento prodotto nella scissione, la cometa C/1844 Y1, è sopravvissuto al passaggio al perielio e quindi potrebbe rappresentare la parte più esterna e povera di elementi volatili del nucleo progenitore. Questo spiegherebbe come mai la Atlas si sia frammentata a due mesi dal perielio: il nucleo aveva una grande quantità di ghiaccio “fresco” e l’attività di sublimazione è stata troppo intensa. In effetti il significativo aumento di luminosità osservato poco prima della frammentazione indica che è stata rilasciata una grande quantità di gas, spia di una sublimazione intensa e su vasta scala: con la Atlas probabilmente abbiamo visto quello che succede quando si mette a “nudo” l’interno di un nucleo cometario e abbiamo imparato che le proprietà del nucleo non sono omogenee, non solo per quanto riguarda la distribuzione del ghiaccio, ma anche per la forza di coesione.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astronomical Journal l’articolo “Disintegration of Long-Period Comet C/2019 Y4 (ATLAS): I. Hubble Space Telescope Observations”, di Quanzhi Ye, David Jewitt, Man-To Hui, Qicheng Zhang, Jessica Agarwal, Michael S. P. Kelley, Yoonyoung Kim, Jing Li, Tim Lister, Max Mutchler e Harold A. Weaver