Hubble zooms in at Disintegrating Comet 332P
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| This animation, made from a sequence of Hubble Space Telescope images, shows the slow migration of building-size fragments of Comet 332P/Ikeya-Murakami over a three-day period in January 2016. The pieces broke off of the main nucleus in late 2015 as the icy, ancient comet approached the sun in its orbit. Credits: NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA) |
332P/Ikeya–Murakami (P/2010 V1) a short-period comet with period of approximately 5.4 year, was first identified independently by the two Japanese amateur astronomers Kaoru Ikeya and Shigeki Murakami on November 3, 2010.
Now, NASA’s Hubble Space Telescope has captured one of the sharpest, most detailed observations of a comet breaking apart, which occurred 108 million kilometres from Earth.
In a series of images taken over a three-day span in January 2016, Hubble revealed 25 building-size blocks made of a mixture of ice and dust that are drifting away from the comet at a leisurely pace, about the walking speed of an adult.
The observations suggest that the roughly 4.5-billion-year-old comet, named 332P/Ikeya-Murakami, or Comet 332P, may be spinning so fast that material is ejected from its surface. The resulting debris is now scattered along a 4,800-kilometres-long trail, larger than the width of the continental U.S.
These observations provide insight into the volatile behaviour of comets as they approach the sun and begin to vaporize, unleashing dynamical forces. Comet 332P was 241 million miles from the sun, slightly beyond the orbit of Mars, when Hubble spotted the breakup.
“We know that comets sometimes disintegrate, but we don’t know much about why or how they come apart,” explained lead researcher David Jewitt of the University of California at Los Angeles. “The trouble is that it happens quickly and without warning, and so we don’t have much chance to get useful data. With Hubble’s fantastic resolution, not only do we see really tiny, faint bits of the comet, but we can watch them change from day to day. And that has allowed us to make the best measurements ever obtained on such an object.”
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| Hubble image, of building-size fragments of Comet 332P/Ikeya-Murakami. Credits: NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA) |
The three-day observations reveal that the comet shards brighten and dim as icy patches on their surfaces rotate into and out of sunlight. Their shapes change, too, as they break apart. The icy relics comprise about 4 percent of the parent comet and range in size from roughly 20 metres wide to 60 metres wide. They are moving away from each other at a few kilometres per hour.
The Hubble images show that the parent comet also changes brightness cyclically, completing a rotation every two to four hours. A visitor to the comet would see the sun rise and set in as little as an hour. The comet is also much smaller than astronomers thought, measuring only 500 metres across, about the length of five football fields.
Based on the Hubble data, the research team suggests that sunlight heated up the comet, causing jets of gas and dust to erupt from its surface. Because the nucleus is so small, these jets act like rocket engines, spinning up the comet’s rotation. The faster spin rate loosened chunks of material, which are drifting off into space.
The research team calculated that the comet probably shed material over several months, between October and December 2015. Jewitt suggests that even some of the ejected pieces have themselves fallen to bits in a kind of cascading fragmentation. “Our analysis shows that the smaller fragments are not as abundant as one might expect based on the number of bigger chunks,” he said. “This is suggestive that they’re being depleted even in the few months since they were launched from the primary body. We think these little guys have a short lifetime.”
Hubble’s sharp vision also spied a chunk of material close to the comet, which may be the first salvo of another outburst. The remnant from still another flare-up, which may have occurred in 2012, is also visible. The fragment may be as large as Comet 332P, suggesting the comet split in two. But the icy remnant wasn’t spotted until Dec. 31, 2015, by the Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) telescope in Hawaii, in work supported by the Near-Earth Object Observations program in NASA’s Planetary Defence Coordination Office. That discovery prompted Jewitt and colleagues to request Hubble time to look at the comet in detail. Around the same time, astronomers around the world began to notice a cloudy patch of material near the comet – which Hubble later resolved into the 25 pieces.
“In the past, astronomers thought that comets die when they are warmed by sunlight, causing their ices to simply vaporize away,” Jewitt said. “Either nothing would be left over or there would be a dead hulk of material where an active comet used to be. But it’s starting to look like fragmentation may be more important. In Comet 332P we may be seeing a comet fragmenting itself into oblivion.”
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Hubble Space Telescope Advanced Camera
for Surveys image of Comet 73P/Schwassmann-Wachmann 3
Credit: NASA, ESA, H. Weaver (APL/JHU), M. Mutchler and Z. Levay (STScI).
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“Hubble’s best previous glimpse at a fragmenting comet came during Advanced Camera for Surveys (ACS) observations of 73P/Schwassmann-Wachmann 3 (73P) in April 2006,” said collaborator Harold Weaver of the Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory in Laurel, Maryland. “In those observations, Hubble witnessed a comet with more than 60 named pieces. The Hubble images showed unprecedented detail of 73P’s breakup, but the comet wasn’t observed long enough to document the evolution of the fragments over time, unlike the case of 332P.”
The researchers estimate that Comet 332P contains enough mass to endure another 25 outbursts. “If the comet has an episode every six years, the equivalent of one orbit around the sun, then it will be gone in 150 years,” Jewitt said. “It’s the blink of an eye, astronomically speaking. The trip to the inner solar system has doomed it.”
The icy visitor hails from the Kuiper belt, a vast swarm of objects at the outskirts of our solar system. These icy relics are the leftover building blocks from our solar system’s construction. After nearly 4.5 billion years in this icy deep freeze, chaotic gravitational perturbations from Neptune kicked Comet 332P out of the Kuiper belt.
As the comet travelled across the solar system, it was deflected by the planets, like a ball bouncing around in a pinball machine, until Jupiter’s gravity set its current orbit. Jewitt estimates that a comet from the Kuiper belt gets tossed into the inner solar system every 40 to 100 years.
The results of the investigations appear in the Sept. 15, 2016, issue of The Astrophysical Journal Letters.
Sources: NASA, Hubble, Wikipedia
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El Hubble ve de cerca la desintegración del cometa 332P
332P/Ikeya–Murakami (P/2010 V1) un cometa de periodo corto y con un periodo de aproximadamente 5,4 años, identificado por vez primera de forma independiente por dos astrónomos amateurs japoneses Kaoru Ikeya y Shigeki Murakami el 3 de noviembre de 2010.
Ahora el telescopio espacial de la NASA, Hubble, ha capturado un de las más definida y detalladas observaciones de un cometa rompiéndose, lo que ocurrió a unos 108 millones de kilómetros de la Tierra.
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Known objects in the Kuiper belt beyond the orbit of Neptune.
Credit: Minor Planet Center.
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Las observaciones sugieren que el cometa de más o menos 4,5 millones de años, llamado 332P/Ikeya-Murakami, o Cometa 332P, podría estar rotando tan rápido que el material es expulsado de su superficie. Los trozos resultantes ahora se esparcen a lo largo de una larga cola de 4.800 kilómetros, más grande que el ancho de los Estados Unidos.
Estas observaciones generan una visión de la naturaleza volátil de los cometas conforme se acercan al sol y comienzan a evaporarse, desatando fuerzas dinámicas. El Cometa 332P estaba a 241 millones de Kilometres del sol, algo más allá de la órbita de Marte, cuando el Hubble detecto la ruptura.
“Sabemos que a veces los cometas se desintegran, pero no sabes tanto de porque o como se rompen,” explicó el investigador David Jewitt de la Universidad de California en Los Ángeles. “El problema es que sucede rápidamente y sin aviso, así que no tenemos muchas posibilidades de recabar información útil. Con la fantástica resolución del Hubble, no solamente que vemos fragmente muy pequeños del cometa, pero además los podemos ver cambiar día a día. Y eso nos ha permitido hacer las mejores mediciones nunca antes obtenidas de tal objeto.”
Las observaciones de 3 días mostraron que los fragmentos del cometa se hacen más brillantes y tenues cuando parches helados en su superficie rotan dentro y fuera de la luz del sol. Sus formas cambian también, mientras se rompen. Los restos helados componen el 4 por ciento del cometa progenitor y varían en tamaño de 20 a 60 metros de anchura moviéndose los unos de los otros a unos pocos kilómetros por hora.
Las imágenes del Hubble muestran que le cometa progenitor también ha cambiado cíclicamente, completando una rotación entre 2 y cuatro horas. Un visitante al cometa vería el sol salir y ponerse en tan poco como una hora. El cometa es también mucho más chico de lo que los astrónomos pensaron, midiendo solo 500 metros, más o menos la longitud de cinco campos de futbol.
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| Orbits of comets. |
Basándose en la información del Hubble, el equipo de investigación ha sugerido que la luz solar calentó al cometa, causando la erupción de jets de gas y polvo desde su superficie. Ya que el núcleo es tan pequeño, estos jets actúan como motores de cohetes, dándole rotación al cometa. La rápida velocidad de giro ha hecho que se desprenda trozos de material, lo cuales están a la deriva en el espacio.
El equipo de investigación ha calculado que el cometa probablemente arrojó material a lo largo de varios meses, entre octubre y diciembre de 2015. Jewitt sugiere que incluso algunas partes expulsadas se han hecho añicos en una especie de cascada fragmentada. “Nuestro análisis muestra que los fragmentos más pequeños no son tan abundantes como uno podía pensar basándose en el número de trozos mayores,” según dijo. “Esto es sugiere que estos están siendo desprovistos incluso en los pocos meses en que fueron expulsados del cuerpo primario. Pensamos que estos pequeños tienen una vida corta.”
La afinada visión del Hubble también ha espiado un trozo de material cercana al cometa, que podía ser la primera salva de otra erupción. Los restos de otro estallido, y que pudo ocurrir en 2012 y que también es visible. Los fragmentos pueden ser tan grandes como el cometa 332P, sugiriendo que el cometa se partió en dos. Pero los restos helados no fueron vistos hasta el 31 de diciembre de 2015, por el telescopio Pan-STARRS (Telescopio de sondeo panorámico y sistema de respuesta rápida) en Hawái, en un trabajo con la ayuda del Near-Earth Object Observations program (Programa de observación de objetos cercanos a la Tierra ) del programa la Oficina de Coordinación de defensa Planetaria de la NASA. Ese descubrimiento llevó a Jewitt y a sus colegas solicitar tiempo al Hubble para ver el cometa en detalle. Más o menos a la misma vez los astrónomos alrededor del mundo comenzaron a darse cuenta de un parche nublado de material cerca del cometa – y que posteriormente el Hubble enfoco en lo que eran 25 pedazos.
“En el pasado, los astrónomos pensaron que los cometas mueren cuando se calientan por la luz del sol, causando que sus hielos simplemente se evaporen,” dijo Jewitt. “o no quedaría nada o quedaría un núcleo muerto de material en donde antes había un cometa activo. Pero esta empezando a parecer que la fragmentación puede ser más importante. En el cometa 332P podíamos estar viendo una fragmentación que en sí misma es una destrucción propia.”
“La mejor vista antes del Hubble de una fragmentación de un cometa vino de la Advanced Camera for Surveys (ACS) o la cámara avanzada de rastreo, en las observaciones del coemta 73P/Schwassmann-Wachmann 3 (73P) en abril de 2006,” dijo el colaborador Harold Weaver de la Universidad de Johns Hopkins del Laboratorio de Físicas Aplicada en Laurel, Maryland. “En esas observaciones, el Hubble presenció un cometa con más de 60 trozos nombrados. Las imágenes del Hubble mostraron en unos detalles sin precedentes la ruptura de 73P, pero el cometa no se observó por el suficiente tiempo para documentar la evolución de los fragmentos en el tiempo, no como en el caso de 332P.”
Los investigadores estiman que el cometa 332P contiene la suficiente masa para durar otras 25 erupciones. “Si el cometa tiene un episodio cada seis años, el equivalente a una órbita alrededor del sol, entonces se ira en 150 años,” dijo Jewitt. “Es un abrir y cerrar de los ojos, hablando astronómicamente. El viaje al interior del Sistema Solar lo ha condenado.”
El visitante helado es oriundo del Cinturón de Kuiper, una vasta región del sistema Solar. Estas reliquias heladas son los restos de los componentes que construyeron el Sistema Solar. Después de casi 4,5 billones de años en esta profunda congelación, caóticas perturbaciones debidas a Neptuno, impulsó al Cometa 332P fuera del Cinturón de Kuiper.
Mientras el cometa viajaba a través del Sistema Solar era desviado por los planetas, como una bola de una máquina de pinball rebotando hasta que la gravedad de Júpiter marcó su orbita actual. Jewitt estima que se dispara un cometa desde el Cinturón de Kuiper cada 40 a 100 años.
El resultado de las investigaciones aparece el 15 de septiembre en la revista The Astrophysical Journal Letters.
Fuentes: NASA, Hubble, Wikipedia
