S4 LINEAR .ESTUDIO Y RESUMEN DE HIPOTESIS PROPUESTAS DE LA FRAGMENTACION DEL NUCLEO .
Este cometa ha sido uno de los mas importantes en los últimos diez años de observaciones de cometas que han pasado por el perihelio. Se ha especulado también que el S4 Linear pudiera ser un fragmento de un cometa mayor , hipótesis que ha sido propuesta por diferentes astrónomos y astrofísicos ( Zdenek Sekanina , M.Kidger , etc..) , pero no ha sido la única hipótesis propuesta para esclarecer la fragmentación del núcleo
como veremos a continuación.
Durante mas de ocho meses de seguimiento analítico , y visual durante un mes y medio del cometa C/1999 S4 Linear hemos podido extraer bastantes conclusiones de este cometa " nuevo " venido de la nube de Oort.
La fragmentación del núcleo el dia 24 de Julio de 2000 causo a la gran mayoría del mundo astronómico una gran sorpresa , aunque como a continuación se detalla , podrían existir ciertas pruebas anteriores a su fragmentación que nos podían anunciar un suceso tal y como se produjo en la realidad , basándonos en su análisis de curva de luz.
Dos han sido las ecuaciones de ley de brillo que han dominado al cometa antes del perihelio:
Análisis 1:Desde 8/1/2000 con R ( distancia cometa-sol ) = 3.1, hasta , 6/3/2000 con R = 1.6
m1=+9.2+5*log(delta)+5.4*log(r) (1.0)
Donde m0=+9.2
n=3.6
El análisis 1 esta basado en 138 estimaciones de brillo realizadas por observadores del ICQ y del Grupo de Cometas de la AARM , con un coeficiente de correlación medio de r=0.52.
De aquí la magnitud absoluta m0=+9.2, y la tasa de incremento en brillo n=3.6
De estos datos podemos deducir que posiblemente el diámetro del núcleo del cometa sea inferior a ~ 2 00mts.(1.1).La actividad a nivel de núcleo es casi como la de un cuerpo sólido ya que n es inferior a 4 y por lo tanto el núcleo mantiene muy baja la actividad de gas y polvo , basándonos en n=3.6.La Ley de Brillo de los cometas dice que para un cometa estándar o normal n=10 y para un núcleo desnudo sin casi actividad gaseosa n=5 , lo regiría la ecuación m1=m0+5log(delta)+5log(r). En el caso del S4 Linear vemos como n esta muy por debajo del valor mínimo exigido para un cometa normal.
En 1997 el cometa Hale Bopp (1995 O1) mantenía en la zona r < 0.5 , una tasa de incremento en brillo de n=3.8 , con lo que el ritmo de variación de brillo se mantiene estable.
- Hay que resaltar un detalle importante , existe dentro de la Ley Teórica de Brillo de Cometas , un apartado interesante que dice que, cuando un cometa "nuevo" venido de la nube de Oort ,pasa la distancia heliocéntrica R=(1.4-1.6), su actividad principal gaseosa pasa del CO2 o CO ,al H2O. Aquí es , donde la magnitud visual del cometa cambia en 1 o 2 magnitudes menos para hacerse mas brillante , este hecho , ha sucedido en numerosos cometas , por ejemplo el Hale-Bopp en 1997. Como se aprecia en los gráficos este aumento de brillo se produce en el C/1999 S4 Linear , a 1.6 u.a. del Sol.
Análisis 2.Desde r=1.6 hasta r=0.7
Basándonos en 73 estimaciones de brillo la ecuación resultante es:
m1=+8.4+5*log(delta)+0.08*log(r)
Coeficiente de correlación r=0.61
Con esta ecuación deducimos que el diámetro del núcleo prácticamente no ha variado y se queda en ~200 m. aproximadamente.Lo que mas llama la atencion es la tasa de incremento en brillo n=0.08 , esto explica el freno en el aumento lógico de brillo que este debería haber tenido , es un cuerpo sólido casi , en el gráfico de la magnitud visual frente al tiempo que viene expresado en dias julianos para poder reducir mejor las estimaciones, se observa una acumulación de estimaciones de brillo.
Estas son las dos ecuaciones fotometricas básicas que han dominado la actividad del cometa.
DIFERENTES HIPOTESIS DE LA FRAGMENTACION DEL NUCLEO DEL C/1999 S4 LINEAR
La hipótesis que mas ha cobrado fuerza para explicar la ruptura del núcleo y en base a algunas pruebas obtenidas es que lo mas probable el S4 Linear fuera un fragmento de un cometa mayor , B.Marsden ha calculado que el diámetro del núcleo estaría en 200-300 mts antes de la ruptura , debido a que se han calculado las Fuerzas No Gravitacionales (FNG) del cometa se ha visto que este no indicaba una actividad fuerte de chorros (A1=+9.26 , A2=-1.70) , y esto solo seria consistente con un nucleo muy pequeño , explicando en parte solo la ruptura del núcleo.
Ahora bien para poder tener un poco de idea de la fragmentación del núcleo del cometa , se tiene que realizar un estudio de parámetros mas exhaustivo , esto se traduce en cinco ecuaciones mas del gráfico mred-log r .
1.-m0=8.08 , n= 2.9 30/1/2000
2.-m0=9.24 , n=2.1 29/3/2000
3.-m0=7.8 , n=3.62 03/06/2000
4.- m0=7.8 , n=4.38 20/6/2000
5.-m0=8.3 , n=0.03 15/7/2000
Como vemos el ritmo de incremento en brillo nunca es superior a 4.5 esto podría indicar muy poca cantidad de CO en un cometa típico venido de la Nube de Oort.La Ley de Brillo Teórica de Cometas (L.B.T.C.) nos dice que cuando n=4 (tambien se puede escribir R elevado a al 4ª potencia)el núcleo se comporta igual que un objeto sólido sin actividad ninguna.Los últimos parámetros calculados (n=0.08) indicaban que la actividad del núcleo podría estar " sofocada " , es decir , toda la actividad de gas y polvo que hasta ese momento se estaba produciendo en el núcleo se vería extinguida por un cambio en los parámetros termodinamicos V , P y T.
Para un astro como un cometa considerando que se trata de un Sistema Termodinamico , tenemos que:
Lim dT tiende a 0=Q/dT si va camino del Afelio
Lim dT tiende a infito=Q/dT si va camino del perihelio
Esto quiere decir que el cometa cuando se acerca al punto de mínima distancia el perihelio la temperatura T aumenta y cuando se acerca al afelio esta disminuye , por lo que al igual que la temperatura aumenta , la presión del clatrato y el volumen también se incrementan ,se podría pensar que según esto todos los cometas explotarían al llegar al perihelio pero dependiendo de su composición química , tamaño y unas variables TD determinadas "limites" esto no ocurre aunque tenemos ejemplos de cometas como el P/SW-1 que de vez en cuando producen "aumentos significativos de brillo", debido a "explosiones" del nucleo.Esta idea apoya la hipotesis de que no todos los núcleos de Cometas son homogéneos como se cree .
. También un grupo de astrónomos norteamericanos (Sky&Telescope , vol.100 , nº5) han propuesto que núcleo sufrió una " erupción " severa de gas y polvo de un región muy volátil del núcleo , que bajo la acción de gases presurizados podría haber provocado una explosión y posterior fragmentación de núcleo
Otra de las hipótesis deducida de un modelo común de núcleo compuesto homogéneamente por hielo y polvo( a este modelo se le denomina clatrato) , y propuesta por científicos del Departamento de Física de la Atmósfera , Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Barcelona (T.A. nº42 , pag.58) , es que, debido las altas rotaciones que se prevén en un modelo así la fragmentación del núcleo es bastante probable.
En resumen podemos decir que los cometas son cuerpos celestes de muy baja cohesión interna (en torno al 0.2 g/cm3)y esto proporciona en un medio tan hostil como es el espacio un blanco perfecto para su fragmentación.
Se ha propuesto también la hipótesis de que el núcleo de los cometas seria algo parecido a un conglomerado de roca y hielo " Matrix" , esta hipótesis explicaría la ruptura de núcleos de cometas , y explicaría que quizás hay tanto núcleos homogéneos como heterogéneos de cometas.
ESTANCAMIENTO DEBIL OBSERVADO EN LA CURVA DE LUZ
Existe la prueba de que, debido a que el 90% de la luz que el ojo registra al observar un cometa procede de las bandas de Swan de la molécula del C2 , y del continuo polvo (Newburn 1983) , ese estancamiento de la magnitud visual se debería a un descenso brusco de la producción de polvo.Tal y como ocurrio con el Hale-Bopp en 1997 y con otros cometas nuevos venidos de la Nube de Otro , en el Linear este estancamiento se produce muy cerca del perihelio y mas debilmente.
HIPOTESIS DEL PERIODO DE PRECESION
Una idea apoyada por numerosos astrofísicos y astrónomos del mundo y expuesta en 1997 por el autor de este articulo , con el cometa Hale-Bopp, podría ser la existencia de un doble periodo de rotación en los cometas denominado periodo de precesión . Tendríamos un periodo de rotación corto de horas o muy pocos dias, y a su vez un periodo mas largo de semanas o meses , este periodo de precesión cada x tiempo nos mostraría unas regiones mas activas que otras dentro del núcleo esto explicaría esa disminución de brillo en el cometa ,y, de hecho numerosos observadores han confirmado en el S4 Linear tanto con CCD como visualmente estos aumentos de brillo y frenadas en la actividad cometaria.
ACERCA DE LA ESTRUCTURA DE NUCLEOS DE COMETAS
Se sabe que muchos cometas nuevos venidos de la nube de Oort muestran una asimetria en su magnitud visual para las mismas distancias heliocéntricas esa asimetría crece con r , y se debe al desgaste de la capa de materiales volátiles situada en la superficie del núcleo , muy probablemente , estos cometas nuevos estén compuestos muy irregularmente de estos materiales volátiles a lo largo de la superficie del núcleo , en cambio los cometas periódicos que han pasado en muchas ocasiones por el perihelio como p.ej. el Encke (P=3.3 años) , o Halley (1986) etc .. tienen de media un índice de incremento de n=21.31 (Navarro Pina,1998) lo que indica un componente fuerte de hielos volátiles.
Esto nos da una idea de la estructura interna del núcleo de los cometas : una capa exterior mayormente formada por polvo y poco hielo para los cometas poco desgastados(Giotto 1986 , Halley) ,y de órbitas de tipo parabólicas o hiperbólicas o elípticas de gran órbita , venidos de la nube de Oort ,y, para los cometas mas desgastados que han pasado por el perihelio de órbitas elípticas pequeñas, un núcleo compuesto por hielos mas volátiles y con poca cantidad de polvo , y que al final de su vida solo tienen roca y muy poco hielo , por eso esta clase de cometas visualmente suelen observarse muy débilmente.(por ejemplo ,cometa periódico Encke)
EXPLICACION DEL GRAFICO DE LA TASA DE PRODUCCION DE AGUA
En el gráfico de la Tasa de Producción de Agua estos aumentos y bajadas se destacan y darían un resultado en el periodo de precesión de 16 dias para el S4 Linear
Se observa en el gráfico como en la zona logr=0.2 o R=1.6 , una explosión en la cantidad de agua sublimada ( es decir de sólido a gas) que coincide perfectamente con el aumento en brillo observado en el gráfico de la magnitud visual - tiempo.En total son 11 las "explosiones" observadas en el gráfico de la tasa de producción de agua y log r.Estas explosiones a traves de una reducción de estimaciones de brillo mediante un calculo de diferencial denominado " estudio del residuo en una distribución bidimensional ",da como estudio característico un apoyo al gráfico de las tasas de producción de Agua frente a la distancia heliocéntrica , para corroborar un poco mas un probable periodo de precesión de 16 días en al cometa S4 Linear.Tenemos dif (log r)= 0.14 - 0.30.
En la distancia de log r 0.2 a 0.0 la perdida de agua por parte del núcleo llega a cotas de hasta 200 kg/seg. , comparándolo , con el cometa Levy en 1990 este llego a alcanzar los 8975 kg/seg .(~9 toneladas/segundo) por lo que el S4 Linear se queda por debajo.Podemos decir que el cometa S4 Linear sublimaba un factor de 40 veces menos agua que el Cometa Levy en 1990.
Estos datos se han obtenido aplicando el análisis de Newburn , en realidad y según las medidas tomadas por Schleicher & Woodney: 2000 IAUC 7475 , la tasa de producción máxima de Agua llego a alcanzar los 125 kg/seg.
RESUMEN ANALISIS ESPECTROSCOPICO
Los resultados se observaron picos de intensidad de (fecha 22/7/00 ): C2 , H beta ,NH2 , (OI),H alfa.
Se observan las bandas se Swan de carbono , y el (OI) procede de la fotodisociacion del H2O en la coma del cometa.Este análisis se realizo en Garching , cerca de Munich (Alemania) , con un espectroscopio "casero".
El S4 Linear tenia tan solo un 10% de CO comparándola con la media de otros cometas "normales" , explicando así una deficiencia severa de este volátil típico de los cometas nuevos.
RESUMEN DE DATOS FISICOS DEDUCIDOS DE LAS OBSERVACIONES VISUALES
Se observo que el máximo diámetro de coma fue de 10 min de arco , unos 160000 kms. Reales.Y la longitud del acola llego a alcanzar los 2 grados (2.3 millones de kms.) , se esperaba una L.de cola de 20 º .
Los minicometas producidos por la fragmentación del núcleo tuvieron un radio máximo de
80 mts con un albedo de un 5% y con una m0=+25.0.
(1.0).-Para efectuar el calculo de la ecuacion de brillo de un cometa , a partir de las magnitudes visuales obtenidas se reducen por efecto geométrico con la Tierra a lo que se denomina magnitud reducida (mred=mv-5*log(delta)) , frente al logaritmo de la distancia sol-cometa (r) , de aquí , deducimos mediante el calculo denominado " ajuste por mínimos cuadrados " una ecuación de la recta , y=ax+b , que traducido a nuestro caso seria mred=m0*log(r)+n , es decir ,obtenemos los parametros fotometricos , m0 que es la magnitud absoluta y n que es la tasa o ritmo de incremento de brillo del cometa.Cuando n es mayor el cometa varia su brillo mas rapidamente y cuando n es menor el cometa varia su brillo muy lentamente.
(1.1).-Para determinar con cierto grado de aproximación el diámetro del núcleo de un cometa se suele utilizar la relación estadística entre la magnitud absoluta m0 y el diámetro de un astro , pero este puede
tener errores demasiado altos para tomarlos con cierto grado de confianza .
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Para cualquier sugerencia o duda , podéis consultarme en la dirección postal:
José Pablo Navarro Pina e-mail: jpnavarropina @ guay.com
C/ Gardenias n 4 1 F
Murcia 30009
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