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Una particella di polvere cometaria extralarge per MIDAS

67P - ESA Rosetta NavCam 10 dicembre
67P - ESA Rosetta NavCam 10 dicembre Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0 - Processing: 2di7 & titanio44, CC BY-SA IGO 3.0

MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) è uno dei gioiellini a bordo della sonda dell'ESA Rosetta in grado di studiare oggetti molto piccoli in 3D. E' progettato per raccogliere informazioni sulle particelle di polvere scagliate dalla cometa mentre si avvicina al Sole ed aumenta la sua attività.

Le comete attraversano il Sistema Solare interno e i ghiacci sepolti sotto la superficie vengono gradualmente riscaldati, fino a sublimare, passando direttamente dallo stato solido a quello gassoso. Questi flussi di gas trascinano nello spazio particelle di polvere cometaria e pezzi di roccia, formando la scenografica coda.

Finora tutto ciò che sappiamo sulla coda delle comete, tipo le dimensioni approssimative della polvere e i minerali contenuti, arriva dalle osservazioni con i telescopi. Studiando come la luce viene polarizzata dai grani e anche possibile ipotizzarne la forma, probabilmente non sferica e piuttosto complessa.
Ma MIDAS ha la gran fortuna di trovarsi sul campo e di studiare la polvere cometaria da vicino, unendo i suoi sforzi con quelli di altri due strumenti, COSIMA il cui compito è determinare la composizione delle particelle e GIADA che le caratterizza misurandone la quantità, la dimensione e il movimento.

MIDASMIDAS è interessato alle particelle più piccole, quelle che tipicamente non superano 1 micron (cioè, un milionesimo di metro - per avere un'idea, un capello umano è largo circa 50 micron), una scala a cui i più potenti telescopi hanno difficoltà ad arrivare.

L'otturatore di MIDAS è stato aperto a metà settembre per quattro giorni, per raccogliere i grani di polvere su targhette appiccicose che vengono poi analizzate ad altissima risoluzione con un microscopio a forza atomica.

Questo è un tipo molto particolare di microscopio. Non usa la luce ma ha un ago appuntito che viene spostato sul campione, funzionando piuttosto come un vecchio giradischi che, invece di produrre musica, misura la deviazione dell'ago mentre passa sulla superficie. Scansionando il grano di polvere linea per linea, viene ricostruita la sua forma in 3D.

I calcoli iniziali avevano suggerito che in un'area di 80x80 micron (il bersaglio ha un'area totale di 1,4x2,4 millimetri) si sarebbe potuta trovare indicativamente una particella di circa 1 micron.

MIDAS esperimento di settembre

Courtesy of Mark Bentley

L'immagine qui sopra mostra lo stato della targhetta prima (a sinistra) e dopo (a destra) durante l'esperimento di settembre: è facile notare che la maggior parte delle caratteristiche sono presenti in entrambi i casi, il che significa che si tratta solo di contaminazione di fondo. Guardando da vicino, potrebbe addirittura sembrare che alcune particelle siano scomparse dopo l'apertura dell'otturatore ma questo è dovuto solo ad uno scostamento nella posizione dei pixel nell'immagine.

Così, nel corso delle settimane successive, l'obiettivo è stato nuovamente esposto e analizzato diverse volte alla ricerca di qualche particella ma senza risultati.
A metà novembre, però, Rosetta è stata coinvolta in un grande evento, l'atterraggio di Philae sulla superficie di 67P. Gli strumenti a bordo dell'orbiter sono stati operativi durante quei momenti e questo per MIDAS significava aprire l'otturatore ed esporre il bersaglio ancora una volta, dal 9 al 14 novembre.

Purtroppo, la scansione si è interrotta dopo aver rilevato qualche linea, una circostanza che può verificarsi, ad esempio, a causa di una variazione termica che può portare al distacco della punta del microscopio dalla superficie. Questo evento è ciò che corrisponde all'area nera nell'immagine qui sotto.

MIDAS

Courtesy of Mark Bentley

Tuttavia, noterete che nella porzione di dati in alto ci sono anche delle interruzioni bianche.

MIDAS inizia a scansionare la targhetta dall'alto verso il basso e da sinistra a destra: un brusco sobbalzo della punta nella posizione successiva, è generalmente un buon segno ed indica che sulla superficie potrebbe esserci una particella di polvere cometaria. In quei casi, MIDAS sposta la punta in alto e lontano dalla particella ma c'è un limite a questo movimento: se non può aggirare la particella, la riga si interrompe e la punta si sposta verso il basso per iniziare la riga di scansione successiva. Potrebbe anche capitare che la topografia sia troppo alta e MIDAS non riesca neppure ad iniziare la riga. Questi "vuoti" sono le righe bianche orizzontali che vedete nell'immagine.

E quindi, cosa ci dice questa scansione?
Il team ha impiegato diverso tempo per analizzarla ma il risultato è stato sorprendente: la particella di polvere di 67P catturata da MIDAS era decisamente più grande del previsto!

Ecco uno zoom sulle prime righe della scansione e sulla prima particella di polvere di MIDAS.

MIDAS

Courtesy of Mark Bentley

La particella è larga circa 10 micron ed alta poco meno; sembra avere una forma complessa ed essere poco compatta, come se fosse un "soffice" aggregato di grani.

MIDAS, che si aspettava di trovare particelle molto più piccole, ora potrà essere tarato ed ottimizzato per catturare una nuova immagine del grano extralarge.

In apertura una nostra elaborazione del mosaico della NavCam del 10 dicembre, ripreso da una distanza di 20,1 km dal centro della cometa, con una risoluzione di 1,71 metri per pixel.

Riferimenti:
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/12/17/midas-and-its-first-dust-grain/
http://blogs.esa.int/rosetta/2014/03/26/introducing-midas-rosettas-micro-imaging-dust-analysis-system/

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
In cerca di una nuova occupazione, negli ultimi anni mi sono occupata di digital advertising, web e video analytics.
Dedico il tempo libero alla mia dolcissima bimba Sofia Vega, a questo sito (creato nel 2012 in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte) ed al processing delle immagini raw scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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