Rosetta ha volato attraverso l'urto di prua della cometa 67P diverse volte durante la sua missione

Nel 2014 l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) Rosettanavicella spaziale ha fatto la storia quando si è incontrato con Cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko . Questa missione sarebbe la prima del suo genere, in cui un veicolo spaziale ha intercettato una cometa, l'ha seguita mentre orbitava intorno al Sole e ha dispiegato un lander sulla sua superficie. Per i prossimi due anni, l'orbiter studierà questa cometa nella speranza di rivelare cose sulla storia del Sistema Solare.

In questo periodo, il team scientifico di Rosetta ha anche diretto l'orbiter per cercare i segni dell'urto di prua della cometa, il confine che si forma attorno agli oggetti a seguito dell'interazione con il vento solare. Contrariamente a quanto pensavano, a studi recenti ha rivelato che Rosetta è riuscita a rilevare i segni di uno shock d'arco attorno alla cometa nelle sue fasi iniziali. È la prima volta nella storia che si assiste alla formazione di un arco shock nel nostro Sistema Solare.

Come notato, gli shock di prua sono il risultato di particelle cariche (plasma) emanate dal Sole (noto anche come vento solare) che intercettano gli oggetti sul suo percorso. Questo processo porta alla formazione di un'onda d'urto curva e stazionaria davanti all'oggetto. Sono così chiamati perché quando vengono visualizzati, assomigliano a una prua e il loro comportamento è simile alle onde che si formano intorno alla prua di una nave mentre attraversa l'acqua turbolenta.

Rosetta osserva lo shock dell'arco della cometa che prende forma mentre si avvicina al Sole (a sinistra) e vola via da esso (a destra). Credito: ESA

Oltre ai pianeti e ai corpi più grandi, sono stati rilevati shock di prua attorno alle comete. Nel tempo, l'interazione tra il plasma del Sole e un oggetto può avere un effetto sull'oggetto stesso, sul suo shock d'arco e sull'ambiente circostante. Poiché le comete sono un modo eccellente per studiare il plasma nel Sistema Solare, il team di Rosetta sperava di rilevare uno shock di prua attorno alla cometa 67P e studiarlo da vicino.

Per realizzare questo,Rosettaha volato a oltre 1500 km (932 mi) di distanza dal centro di 67P tra il 2014 e il 2016 alla ricerca di confini su larga scala attorno alla cometa. All'insaputa della squadra della missione in quel momento, Rosetta in realtà ha volato direttamente attraverso l'urto di prua diverse volte, prima e dopo che la cometa ha raggiunto il suo punto più vicino al Sole lungo la sua orbita.

Come Herbert Gunell – un ricercatore del Istituto Reale Belga per l'Aeronomia Spaziale , Umeå University e uno degli autori principali dello studio – spiegato in un ESA comunicato stampa :

“Abbiamo cercato un classico shock d'arco nel tipo di area in cui ci saremmo aspettati di trovarne uno, lontano dal nucleo della cometa, ma non ne abbiamo trovati, quindi inizialmente siamo giunti alla conclusione che Rosetta non fosse riuscita a individuare alcun tipo di shock. Tuttavia, sembra che l'astronave abbia effettivamente trovato uno shock di prua, ma che fosse nella sua infanzia. In una nuova analisi dei dati, alla fine lo abbiamo individuato circa 50 volte più vicino al nucleo della cometa di quanto previsto nel caso del 67P. Si è anche mosso in modi che non ci aspettavamo, motivo per cui inizialmente ci è mancato'.

Rappresentazione artistica di Rosetta in orbita cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Credito: ESA, immagine di AOES Medialab

Il primo rilevamento è avvenuto il 7 marzo 2015, quando la cometa si trovava a più di 2 unità astronomiche (AU) dal Sole, ovvero il doppio della distanza tra la Terra e il Sole. Mentre la cometa si avvicinava al Sole,Rosettai dati hanno mostrato segni di uno shock d'arco che cominciava a formarsi. Gli stessi indicatori sono stati rilevati il ​​24 febbraio 2016, quando la cometa si stava allontanando dal Sole.

Una chiara indicazione che si trattava di uno shock d'arco nelle prime fasi della formazione era la sua forma. Rispetto agli shock di prua completamente sviluppati osservati attorno ad altre comete, il confine rilevato attorno alla cometa 67/P era asimmetrico e più ampio del solito. Come Charlotte Goetz, ricercatrice del Istituto di Geofisica e Fisica Extraterrestre che ha co-diretto lo studio, spiegato :

“Una fase così iniziale dello sviluppo di un arco shock attorno a una cometa non era mai stata catturata prima di Rosetta. Lo shock infantile che abbiamo individuato nei dati del 2015 si sarà in seguito evoluto fino a diventare uno shock di prua completamente sviluppato quando la cometa si è avvicinata al Sole ed è diventata più attiva, tuttavia non l'abbiamo visto nei dati di Rosetta, poiché la navicella spaziale era troppo vicina a 67P in quel momento per rilevare lo shock 'adulto'. Quando Rosetta l'ha individuata di nuovo, nel 2016, la cometa stava tornando fuori dal Sole, quindi lo shock che abbiamo visto era nello stesso stato, ma si 'sformava' anziché formarsi'.

Per determinare le proprietà dell'urto dell'arco, il team di ricerca ha esplorato i dati del Consorzio Rosetta Plasma – una suite di cinque diversi strumenti progettati per studiare l'ambiente del plasma che circonda la cometa 67P. Combinando questi dati con un modello al plasma, sono stati in grado di simulare le interazioni della cometa con il vento solare.

Quello che hanno scoperto è che quando l'arco si è formato intorno a Rosetta, il suo campo magnetico è diventato più forte e più turbolento. Questo era caratterizzato da particelle cariche altamente energetiche prodotte e riscaldate periodicamente nella regione dell'urto dell'arco stesso. Prima di questo, queste particelle si muovevano più lentamente e il vento solare era generalmente più debole.

Questo, conclusero, era il risultato del fatto che Rosetta era 'a monte' di una scossa di prua quando furono ottenute le prime letture, quindi 'a valle' quando furono ottenute le seconde letture - che si accordavano con la cometa che si avvicinava e si allontanava dal Sole. Come Matt Taylor, uno scienziato del progetto Rosetta dell'ESA, indicato :

“Queste osservazioni sono le prime di un arco shock prima che si formi completamente, e sono uniche per essere state raccolte sul posto presso la cometa e per lo shock stesso. Questa scoperta evidenzia anche la forza della combinazione di misurazioni e simulazioni multi-strumento. Potrebbe non essere possibile risolvere un enigma utilizzando un set di dati, ma quando metti insieme più indizi, come in questo studio, l'immagine può diventare più chiara e offrire una visione reale delle complesse dinamiche del nostro Sistema Solare - e degli oggetti in esso contenuti, come 67P.”

Oltre ad essere una scoperta storica, il rilevamento di questo shock d'arco in formazione ha fornito un'opportunità unica per raccogliere misurazioni in situ dell'ambiente del plasma del Sistema Solare. Nonostante Rosettaha concluso la sua missione impattando sulla superficie della cometa due anni fa, gli scienziati continuano a beneficiare dei dati raccolti durante il periodo in cui ha orbitato intorno alla cometa 67/P.

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