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Estudo ultravioleta revela surpresas na cabeleira de cometa


A sonda Rosetta descobriu processos inesperados na cabeleira do cometa 67P/C-G.
Crédito: sonda - ESA/ATG medialab; cometa, esquerda - ESA/Rosetta/MPS para Equipa OSIRIS MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; cometa, topo à direita - ESA/Rosetta/NavCam; dados: Feldman et al (2015)


O estudo continuado do Cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko pela sonda Rosetta revelou um processo inesperado que provoca a rápida separação das moléculas de água e dióxido de carbono expelidas a partir da superfície do cometa.

A missão Rosetta da ESA chegou ao cometa em agosto do ano passado. Desde então, tem orbitado a distâncias que variam entre algumas centenas de quilômetros até tão pequenas quanto 8 km. Enquanto isso, tem vindo a recolher dados sobre todos os aspetos do ambiente cometário com os seus 11 instrumentos científicos.

Um desses instrumentos, o espectrógrafo Alice fornecido pela NASA, tem examinado a composição química da atmosfera do cometa, ou cabeleira, em comprimentos de onda no ultravioleta extremo.

Nestes comprimentos de onda, o Alice permite com que os cientistas detetem alguns dos elementos mais abundantes do Universo como o hidrogênio, oxigênio, carbono e azoto. O espectrógrafo divide a luz do cometa nas suas diferentes cores - o espectro - a partir do qual os cientistas podem identificar a composição química dos gases da cabeleira.

Num artigo aceite para publicação na revista Astronomy & Astrophysics, os cientistas descrevem as deteções feitas pelo Alice durante os primeiros quatros meses da Rosetta no cometa, quando a sonda estava entre 10 e 80 km do centro do núcleo do cometa.

Para este estudo, a equipa focou-se na natureza das "plumas" de água e dióxido de carbono em erupção a partir da superfície do cometa, desencadeadas pelo calor do Sol. Para atingir esse objetivo, observaram a emissão dos átomos de hidrogênio e oxigênio resultantes da quebra das moléculas de água e, da mesma forma, a emissão do carbono a partir das moléculas de dióxido de carbono, perto do núcleo do cometa.

Descobriram que as moléculas parecem dividir-se num processo de dois passos.

Em primeiro lugar, um fotão ultravioleta do Sol atinge uma molécula de água na cabeleira do cometa e ioniza-a, libertando um eletrão energético. Este eletrão, de seguida, atinge outra molécula de água na cabeleira, quebrando-a em dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, energizando-os no processo. Estes átomos emitem, então, luz ultravioleta que é detetada pelo Alice a comprimentos de onda característicos.


Esta imagem do Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko foi obtida pela câmara de navegação da Rosetta no dia 20 de maio a uma distância de 163,6 km do centro do cometa.
Crédito: ESA/Rosetta/NavCam


Da mesma forma, é o impacto de um eletrão com uma molécula de dióxido de carbono que resulta na sua dissolução em átomos e nas emissões observadas de carbono.

"A análise das intensidades relativas das emissões atômicas permite-nos determinar que estamos a observar diretamente as moléculas progenitoras que estão sendo quebradas pelos eletrões nas imediações do núcleo do cometa (cerca de 1 km ), onde estão sendo produzidas," afirma Paul Feldman, professor de física e astronomia da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, EUA, autor principal do artigo que discute os resultados.

Em comparação, a partir da Terra ou com telescópios espaciais como o Hubble, os constituintes atômicos dos cometas só podem ser vistos depois das moléculas-mãe, como a água e o dióxido de carbono, serem quebradas pela luz solar, a centenas de milhares de quilômetros de distância do núcleo do cometa.

"A descoberta que divulgamos é bastante inesperada," afirma Alan Stern, investigador principal do instrumento Alice, vice-presidente associado da Divisão de Ciência e Engenharia Espacial do Instituto de Pesquisa do Sudoeste.

"Mostra-nos o valor de visitar cometas e de observá-los de perto, uma vez que esta descoberta simplesmente não poderia ter sido feita a partir da Terra ou a partir de órbita terrestre com qualquer observatório existente ou planeado. E, fundamentalmente, está a transformar o nosso conhecimento dos cometas."

"Ao observar a emissão dos átomos de hidrogênio e oxigênio quebrados a partir das moléculas de água, podemos também realmente traçar a localização e estrutura das plumas de água a partir da superfície do cometa," afirma o coautor Joel Parker, diretor-assistente da Divisão de Ciência e Engenharia Espacial do Instituto de Pesquisa do Sudoeste em Boulder, no estado americano do Colorado.

A equipa compara a quebra das moléculas com o processo proposto para as plumas na lua gelada de Júpiter, Europa, exceto que os eletrões do cometa são produzidos pelos fotões solares, enquanto os eletrões de Europa vêm da magnetosfera de Júpiter.

Os resultados do Alice são apoiados por dados obtidos por outros instrumentos da Rosetta, em particular o MIRO, ROSINA e VIRTIS, que são capazes de estudar a abundância dos diferentes constituintes da cabeleira e a sua variação ao longo do tempo, e pelos instrumentos de deteção de partículas como o RPC-IES.

"Estes primeiros resultados do Alice demonstram a importância de estudar um cometa em diferentes comprimentos de onda e com técnicas diferentes, a fim de investigar vários aspetos do ambiente cometário," afirma Matt Taylor, cientista do projeto Rosetta na ESA.

"Estamos a observar ativamente como o cometa evolui à medida que se aproxima do Sol e ao longo da sua órbita em direção ao periélio de agosto, estamos vendo como as plumas tornam-se mais ativas devido ao aquecimento solar e estamos a estudar os efeitos da interação do cometa com o vento solar."

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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