Scritto: Venerdì, 10 Aprile 2015 05:47 Ultima modifica: Venerdì, 10 Aprile 2015 07:04

La soffice polvere della cometa 67P


Marco Fulle e Alessandra Rotundi hanno presentato gli ultimi risultati sullo studio delle particelle di polvere della cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko, raccolte tra il 1 agosto 2014 e il 15 gennaio 2015. Il documento è stato pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal Letters.

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Rosetta NavCam 2 aprile 2015. Distanza 385 km Rosetta NavCam 2 aprile 2015. Distanza 385 km Credit: ESA/Rosetta/NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0 - Processing: 2di7 & titanio44, CC BY-SA IGO 3.0

DENSITY AND CHARGE OF PRISTINE FLUFFY PARTICLES FROM COMET 67P/CHURYUMOV–GERASIMENKO [abstract]

The Grain Impact Analyzer and Dust Accumulator (GIADA) instrument on board ESA's Rosetta mission is constraining the origin of the dust particles detected within the coma of comet 67 P/Churyumov–Gerasimenko (67P). The collected particles belong to two families: (i) compact particles (ranging in size from 0.03 to 1 mm), witnessing the presence of materials that underwent processing within the solar nebula and (ii) fluffy aggregates (ranging in size from 0.2 to 2.5 mm) of sub-micron grains that may be a record of a primitive component, probably linked to interstellar dust. The dynamics of the fluffy aggregates constrain their equivalent bulk density to $\lt 1$ kg m−3. These aggregates are charged, fragmented, and decelerated by the spacecraft negative potential and enter GIADA in showers of fragments at speeds $\lt 1$ m s−1. The density of such optically thick aggregates is consistent with the low bulk density of the nucleus. The mass contribution of the fluffy aggregates to the refractory component of the nucleus is negligible and their coma brightness contribution is less than 15%.

Lo strumento GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator) a bordo della sonda Rosetta è progettato per catturare le particelle di polvere della chioma della cometa mentre la sonda compie le sue orbite. Il suo ruolo è quello di misurare il numero, la massa, la quantità di moto e la distribuzione in velocità dei grani di polvere nell'ambiente intorno al nucleo, oltre che caratterizzare le aree di emissione sulla superficie della cometa. A loro volta, le proprietà dei grani di polvere possono essere utilizzate per dedurre la storia del materiale che costituisce il nucleo.

Nel periodo considerato è emerso che essenzialmente le particelle di polvere incidenti sui rilevatori, possono essere raggruppate in due famiglie distinte: particelle compatte con dimensioni comprese tra i 0,03 e 1 mm e soffici grani aggregati con dimensioni comprese tra 0,2 e 2,5 mm.

Le prime hanno una densità apparente di 800-3000 kg/m3, coerente con una certa gamma di minerali o miscele minerali; i grandi grani, invece, sono formati da piccole particelle con molti spazi vuoti in mezzo e di conseguenza, sono più soffici ed altamente porosi. Anche COSIMA (COmetary Secondary Ion Mass Analyser) li aveva sperimentati: tra agosto ed ottobre 2014 aveva intrappolato diversi grani che si erano frammentati e distrutti impattando sulle targhette di raccolta.

Tarassaco - Image: Greg Hume - Own work. Licensed under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia CommonsQueste particelle soffici hanno una densità di 1 kg/m3, letteralmente più leggeri dell'aria a livello del mare.
L'autore principale dello studio, Marco Fulle, li paragona al semino di Tarassaco (comunemente conosciuto come "soffione").

Durante il periodo studiato, GIADA ha rilevato 193 particelle compatte incidenti sui sensori ad una velocità media di 3 m/s; mentre i grani soffici sono stati 853, per la maggior ricollegabili a 45 tempeste di polvere verificatesi intorno alla cometa. Queste brevi "docce", durate appena 0,1 / 30 secondi ciascuna, sono state osservate da GIADA 2 o 3 volte alla settimana.

Tuttavia, anche se le particelle grosse sembrano essere numericamente superiori, la loro distribuzione dimensionale rivela che contribuiscono solo in minima parte alla massa totale di polvere persa dalla cometa.

Inoltre, mentre le particelle compatte si sono scontrate con i rilevatori a una velocità di 3 m/s, quelle più soffici viaggiavano ad 1 m/s e, dato che la velocità di fuga della polvere cometaria dovrebbe essere la stessa, sembrerebbe che intervenga qualche fattore esterno a frenare i grani più grandi. Secondo gli scienziati, responsabile del fenomeno sarebbe la stessa Rosetta!
Questa teoria sembra essere supportata dalle misurazioni dello strumento RPC-LAP (Rosetta Plasma Consortium Langmuir): Rosetta, infatti, 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 i fotoni solari UV che colpiscono la sonda. Sarebbe proprio questo potenziale negativo a decelerare le particelle di polvere.

Marco spiega: "Sia la navicella che le particelle di polvere sono caricate negativamente, per cui vi è una forza repulsiva tra di loro. La quantità di decelerazione sperimentata da qualsiasi particella è legata alla sua carica, alla sua massa e geometria. Per esempio, i grossi grani soffici possono raccogliere circa 20 volte più carica delle 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".
"Inoltre, più una particella di polvere soffice raccoglie carica e maggiori sono i disturbi interni e quindi aumenta la possibilità che diventi instabile vicino alla navicella e ciò può portare anche alla sua frammentazione prima che GIADA possa rilevarla".
Le particelle più dense e compatte non risentono di questo fenomeno e riescono a sfuggire alla carica negativa di Rosetta.

I ricercatori ritengono che queste differenze tra le due famiglie di particelle, raccontino anche storie diverse.
Dal confronto dei dati di GIADA con gli esperimenti di laboratorio, i grani più densi e compatti sembrano rappresentativi di quei materiali che devono aver subito gli effetti del drammatico ambiente in cui è nato il Sole; le particelle più soffici a bassa densità, invece, potrebbero essere legate alla polvere interstellare, risalenti ad un periodo ancora più antico, precedente alla nascita della nostra stella.

In apertura, una nostra elaborazione dell'immagine pubblicata nella rubrica #CometWatch, ripresa il 2 aprile 2015 dalla NavCam di Rosetta, da una distanza di 385 km dal centro della cometa. La risoluzione è di 33 m/pixel. La foto è disponibile sul nostro album di Flickr: https://flic.kr/p/s3afkh

Press release:
- http://blogs.esa.int/rosetta/2015/04/09/giada-investigates-comets-fluffy-dust-grains/

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Elisabetta Bonora

Nella vita lavorativa mi occupo di web, marketing e comunicazione, digital marketing. Nel tempo libero sono un'incontenibile space enthusiast e mamma di Sofia Vega.
Mi occupo di divulgazione scientifica, attraverso questo web, collaborazioni con riviste del settore ed image processing delle foto provenienti dalle missioni robotiche. Appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro. Nel 2019 è uscito il mio primo libro "Con la Cassini-Huygens nel sistema di Saturno".
Amo le missioni robotiche inviate 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!

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