Lo strumento GIADA montato a bordo di Rosetta. Crediti: ESA
Rosetta, Philae e la cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko si trovano a poco meno di 290 milioni di chilometri dal Sole. Il “grande incontro” avverrà questa estate nel mese di agosto, e nel frattempo continuano ad arrivare dati interessanti dagli strumenti a bordo della sonda dell’ESA sulla composizione della cometa e dell’ambiente circostante. Le ultime informazioni le ha inviate GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator), strumento progettato per catturare le particelle di polvere della chioma che si sta formando attorno alla cometa man mano che si avvicina al Sole. Analizzando la polvere che viene rilasciata da “Chury” gli esperti possono studiare la storia del materiale che viene espulso.
L’ultimo studio, a cui hanno partecipato anche alcuni ricercatori italiani provenienti da diversi istituti dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), prende in considerazione le particelle di polvere raccolte dall’1 agosto 2014 al 14 gennaio 2015. Il lavoro è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, e il primo autore è Marco Fulle, ricercatore presso l’INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste. Il team che lavora allo strumento GIADA ha scoperto che le particelle di polvere rilevate possono essere separate in due famiglie: particelle compatte con dimensioni che vanno da 0,03 a 1 mm, e altre un po più grandi e soffici, quasi degli “agglomerati” (anche se si parla sempre di dimensioni millimetriche) che vanno dai 0,2 ai 2,5 mm.
Nel paper si legge che le particelle più compatte hanno una densità di 800–3000 kg/m3, coerente con una varietà di minerali o miscele di minerali sulla cometa. Gli aggregati più grandi, invece, sono costituiti da molti grani di dimensioni sub-micron con spazi vuoti in mezzo, e proprio per questo vengono considerati più “soffici”. Si tratta, appunto, di strutture altamente porose associate adaltre particelle simili già osservate dallo strumento COSIMA di Rosetta. La densità di queste particelle più porose è di meno di 1 kg/m3, letteralmente più leggera dell’aria che si può respirare sul livello del mare. Lo stesso Fulle paragona questo dato alla massa di un semino di Tarassaco (il classico “soffione”) soffiato via dal vento.
Una rappresentazione di Giada mentre raccoglie i grani della Cometa. L’immagine è stata preparata con i materiali forniti dal consorzio GIADA da M. Ferrari and V. Galluzzi. Credit: ESA/Rosetta/GIADA/Univ Parthenope NA/INAF-OAC/IAA/INAF-IAPS.
In cinque mesi sono state raccolte 193 particelle compatte che si sono “scontrate” con i rilevatori a una velocità di 3m/s. Di particelle “soffici”, invece, ne sono state rilevate 853, la maggior parte delle quali proveniva da 45 tempeste di polvere verificate nel corso dei mesi attorno alla cometa. Ogni settimana GIADA ha potuto osservare 2/3 di queste “piogge” di polvere cometaria, piogge davvero molto brevi (dai 0.1 ai 30 secondi ciascuna). Anche se sono state catturate più particelle porose, la loro distribuzione rivela che contribuiscono solo marginalmente alla massa totale della polvere che la cometa sta perdendo.
Un dato importante che segnalano i ricercatori, poi, è la velocità con cui viaggiano queste particelle più soffici: circa 1m/s, e ciò vuol dire che c’è qualcosa che le frena, perché tutte la particelle provenienti dalla cometa dovrebbero viaggiare alla stessa velocità. Secondo gli esperti potrebbe essere proprio Rosetta a fermare la loro corsa. A supporto di questa ipotesi sono state portate le misurazioni effettuate dallo strumento RPC-LAP (Rosetta Plasma Consortium Langmuir probe instrument): Rosetta è caricata negativamente tra -5 e -10 volt a causa di un insieme di fattori associati con l’ambiente di plasma della cometa e con fotoni solari UV che colpiscono la navicella. Questo potenziale negativo decelera le particelle di polvere.
«Sia la sonda che le particelle di polvere sono caricate negativamente e per questo tra di loro si forma una forza repulsiva», ha detto Fulle. E’ come avvicinare due calamite dal lato della carica negativa: si respingono. «La quantità di accelerazione sperimentata da qualsiasi particella è legata alla sua carica e alla sua massa. Per esempio, gli aggregati porosi – ha aggiunto – possono caricarsi circa 20 volte rispetto alle particelle compatte di raggio equivalente. Queste particelle soffici vengono rallentate e potrebbero anche essere fermate o respinte dalla sonda se il loro rapporto carica-massa fosse abbastanza grande». Fulle ha spiegato poi che «più una particella soffice di polvere è carica, maggiori sono le forze di disturbo interne e quindi maggiore è la possibilità che la stessa particella diventi instabile vicino alla navicella. Questo può portare anche alla sua frammentazione prima di arrivare a GIADA». Le particelle più dense e compatte non risentono di questo fenomeno, come se riuscissero a sfuggire alla carica negativa di Rosetta. Le rapide tempeste di polvere sono provocate proprio dagli agglomerati porosi che si distruggono davanti agli “occhi” di GIADA e Rosetta.
Da quello che hanno potuto capire i ricercatori analizzando i dati inviati da GIADA, i due tipi di particelle sono diversi non solo per massa, ma anche per la loro storia. Le particelle più dense fanno riferimento a quando il Sole era appena nato e nell’ambiente circostante ad esso avvenivano drammatiche e significative trasformazioni. I grani più meno densi, invece, si pensa provengano da materiale primitivo legato alla polvere interstellare, che quindi precede la nascita del Sole.
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