NOTIZIARIO

ANNO VI - NUMERO 16
1° QUADRIMESTRE 1998

Paragrafo 1 : Introduzione.

La prima metà del 1996 verrà senz'altro ricordata dagli astrofili per il transito nel Sistema Solare interno della cometa periodica Hyakutake 2 / 1996 B2, scoperta dall'astrofilo giapponese Yuji Hyakutake il 30 gennaio 1996, mentre la prima metà del 1997 verrà ricordata per la cometa Hale-Bopp / 1995 O1, scoperta da Alan Hale e Thomas Bopp il 23 luglio 1995 (addirittura quasi due anni prima del passaggio al perielio).
Queste due comete sono state le più belle degli ultimi vent'anni, dai tempi del passaggio della West nel 1976, presentandosi molto luminose (addirittura di magnitudine negativa al perielio), con una coda prospetticamente molto lunga di colore verde - azzurrino la Hyakutake (la quale è stata misurata lunga oltre 60° nelle immagini da satellite) e con tre code la Hale-Bopp (una azzurro - blu di ioni, una giallo - marroncino di polveri e una gialla, di atomi neutri di sodio, visibile però solamente con appositi filtri interferenziali).

Fotografia della cometa Hyakutake 2, fatta da Giuliano Degano con un obiettivo fotografico da 135 mm a f/2,8, pellicola Kodak Ektacrome 400 esposta per 6 minuti. Ripresa da Sant'Antonio di Talmassons (Ud), il 24 marzo 1996, alle ore 3.12 T.U.

A rendere queste due comete così luminose ha contribuito il transito ravvicinato nel caso della Hyakutake, dato che è rarissimo che una cometa passi solamente a 15 milioni di chilometri dalla Terra, mentre è stata proprio la luminosità eccezionale nel caso della Hale-Bopp, data la sua distanza sempre superiore ai 195 milioni di chilometri dalla Terra !
Quest'ultima è risultata possedere un nucleo del diametro di circa 40 km., conseguentemente emetteva un immenso volume di vapore d'acqua ed altri gas, perlomeno superiore di uno o due ordini di grandezza da quello generato normalmente dalle sue consimili.
I gas che vengono emessi dal nucleo, dispersi nella chioma che lo avvolge, e che lo nasconde alla nostra vista, una volta ionizzati vengono trascinati via dalle particelle del vento solare, formando la coda azzurrina visibile prevalentemente nelle fotografie.
Le polveri microscopiche vengono emesse sempre dal nucleo, che è composto - secondo la definizione data da Whipple - da "ghiaccio sporco", si disperdono lungo la direzione del moto ma rimanendo "indietro" rispetto al nucleo, sembrando perciò muoversi nel verso opposto.
Nelle immagini si nota subito che settimana dopo settimana la coda di polveri diventava sempre più lunga, prima di un colore che andava dal giallo al rosso pallido, poi aprendosi a ventaglio con un colore giallo - marroncino e superando in lunghezza quella di gas. Si stima che abbia raggiunto una lunghezza di molte decine di milioni di km.

Un particolare, evidenziato pure nelle nostre fotografie, è stato il formarsi degli streamers, strutture parallele dei grani di polvere della coda della Hale-Bopp. Probabilmente essi sono dovuti a interazioni tra le particelle delle polveri e le particelle cariche elettricamente del vento solare.
La grande luminosità di queste due comete, con il fatto inconsueto che transitino a così poca distanza temporale l'una dall'altra, è dovuto anche alla loro relativa giovinezza, in termini di rivoluzioni nel Sistema Solare interno.

Ciò ha contribuito a mantenerle attive, cioè a fare sì che le due comete dispongano ancora di grossi quantitativi di elementi volatili i quali, riscaldati dalle particelle energetiche emesse dal Sole, sublimano dalla superficie cometaria e si ionizzino (cioè emettano elettroni).
Quando poi gli elettroni liberi si ricombinano con gli ioni, riemettono i fotoni che li hanno eccitati, cioè espellono le "particelle luminose" che noi effettivamente vediamo e che rendono visibile la cometa.
Il periodo di rivoluzione stimato per la cometa Hyakutake è di circa 18.500 anni, quindi si può ipotizzare che questa sua apparizione sia una delle prime nel Sistema Solare interno. Infatti la fortissima ellitticità dell'orbita, unità ad un'elevata attività di sublimazione, fanno pensare ad un corpo che ha lasciato da poco le parti esterne del Sistema Solare (a causa di qualche perturbazione gravitazionale) e questa particolare combinazione ha reso una cometa di pochi chilometri di diametro, ma che è transitata vicinissima a noi, un astro veramente notevole.
Nel caso della Hale-Bopp il periodo attualmente stimato si colloca sui 2530 anni, in quanto l'incontro ravvicinato del 5 aprile 1996, con l'orbita di Giove, ha notevolmente accorciato la lunghezza della sua orbita ed il precedente periodo orbitale di circa 4900 anni. La sua orbita risulta però affetta da oscillazioni crescenti della distanza perielica, dell'eccentricità e degli elementi angolari.
In futuro probabilmente si modificheranno ancora in misura significativa. Essa è stata visibile dall'emisfero nord della Terra fino al 10 maggio 1997, anche se in realtà era difficile da vedere già negli ultimi giorni di aprile. In seguito la si è potuta osservare solo da latitudini sotto l'equatore.

Paragrafo 2 : Da dove provengono le comete.

La teoria che spiega la nascita del Sistema Solare prevede che, contemporaneamente alla formazione del Sole, la materia rimasta, a causa della reciproca attrazione gravitazionale e per la conservazione del momento della quantità di moto, si sia auto aggregata in piccoli corpi, chiamati planetesimi, i quali ruotavano in orbite ellittiche attorno alla nostra stella.
I planetesimi a loro volta si sono aggregati successivamente per formare gli attuali pianeti e satelliti.
Contemporaneamente il fortissimo vento solare del nostro astro in pre-sequenza principale ha iniziato a spazzare la regione interna del Sistema Solare di tutte le particelle di massa inferiore ad un certo valore, soprattutto quelle composte da elementi di bassa massa, che sono state sospinte nella sua parte esterna.

La teoria (se studiata in maniera precisa) spiega perché la composizione prevalente dei pianeti interni (Mercurio, Venere, Terra, Marte, ma anche la Luna) è caratterizzata da rocce con densità elevata (che nel corso del tempo verranno sottoposte ad un'ulteriore differenziazione chimica), mentre la composizione dei pianeti più esterni (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) è caratterizzata prevalentemente da elementi leggeri, soprattutto idrogeno ed elio.
Nel loro caso la presenza di notevoli quantità di materia ha permesso l'aggregazione di protopianeti di grande massa e volume, anche se la bassa temperatura (ad una così grande distanza dal Sole) li ha resi più simili a stelle mancate che a pianeti come ce li immaginiamo comunemente, cioè con una superficie solida.

Il caso di Plutone (ritenuto da taluni un ex satellite di Nettuno) e dei satelliti dei pianeti giganti è un po' più complesso, in quanto essi erano sottoposti a due effetti in conflitto fra di loro: da una parte la forte attrazione gravitazionale dei pianeti giganti che tendeva ad inglobare tutta la massa disponibile; dall'altra l'attrazione gravitazionale propria che faceva ingrandire gli stessi planetesimi i quali, aggregandosi a loro volta, "mangiarono" la materia rimasta nel Sistema Solare attorno ai pianeti e formarono gli attuali satelliti.
Il perché ci siano dei grandi "buchi" di materia tra un pianeta e l'altro è più difficile da spiegare: si deve introdurre il concetto di risonanza gravitazionale, ma una spiegazione esauriente di ciò esula dallo scopo di questo articolo. Basti dire al riguardo che sono le situazioni in cui la configurazione geometrica mutua di un'orbita, tra il planetesimo e il protopianeta, si ripete nel tempo.
L'attrazione gravitazionale tra il protopianeta e il planetesimo può essere rafforzata ed allora si aggregano a formare un corpo più grande. Può oscillare attorno ad una configurazione di equilibrio ed allora i due corpi rimangono mutuamente "legati" per tempi anche lunghissimi. Oppure può assumere un andamento caotico ed allora, talvolta, il corpo minore viene scagliato lontano da quello più grande, svuotando lo spazio precedentemente occupato dal corpo minore.

Una persona curiosa a questo punto si chiederà : ma che cosa è accaduto nello spazio oltre Plutone ?
Rispondere ad una domanda così semplice non è stato facile; quello che sembrava ovvio, cioè che lo spazio tra le stelle è "vuoto", nella realtà è risultato sbagliato. Lo spazio tra le stelle non è vuoto come sembrerebbe, ma è riempito, oltre che dal gas e dalla polvere interstellare, anche da una moltitudine di corpi di piccola dimensione che vagano soggetti alla forza di gravità. Si pensa che ci siano, in una nube sferica tutt'intorno al Sole, i resti dei planetesimi originari rimasti, simili a quelli da cui si sono formati i pianeti esterni.

Fotografia della cometa Hyakutake 2, fatta da Marco Cosmacini con un obiettivo fotografico da 200 mm a f/2,8, pellicola Fuji 800 esposta per 5 minuti.

Quest'ipotesi, teorizzata alcune decine d'anni fa da Jan Oort, si è dimostrata esatta analizzando le orbite delle comete, le quali sembrano provenire da tutte le direzioni e da tutte le angolazioni possibili (quindi con simmetria sferica).
Le dimensioni di questa nube sferica sono piuttosto grandi: essa racchiude, in tutte le direzioni, lo spazio compreso tra 50.000 e forse 150.000 Unità Astronomiche (ricordiamo che 1 U.A.=150 milioni di chilometri, cioè la distanza media tra il Sole e la Terra). Se convertiamo questa distanza in anni luce (a.l.) otteniamo che la Nube di Oort dista tra circa 0,8 a.l. e 1,5 a.l. dal Sole.

Sottolineando che le stelle più vicine, il sistema triplo di alfa Centauri, distano solamente 4,2 a.l. dal Sole, si comprende che l'attrazione gravitazionale "reale" della nostra stella è presente, anche se debolmente, fino a distanze superiori all'anno luce.
A questa distanza l'intensità dell'attrazione gravitazionale solare è infatti piuttosto bassa quindi, quando nei pressi del Sistema Solare transita una stella, l'insieme delle orbite dei corpi presenti nella nube di Oort ne viene perturbato in misura tanto maggiore quanto minore risulta la distanza dei vari corpi cometari dalla stella.
Questo porterebbe un gran numero di comete su orbite fortemente instabili (tendenzialmente caotiche) al punto che dopo poco tempo (su scala astronomica) molte comete verrebbero sparate al di fuori del Sistema Solare, mentre un certo numero verrebbe inviato in orbite fortemente ellittiche (o addirittura paraboliche o iperboliche) nella parte interna del Sistema Solare.
Se la cometa che entra nella parte interna del Sistema Solare ha un'interazione gravitazionale forte con uno o più pianeti, la sua orbita può venirne fortemente modificata fino a renderla ellittica, solitamente con un semiasse maggiore molto grande.

Fotografia della cometa Hale-Bopp fatta da Francesco Scarpa con un obiettivo fotografico da 180 mm a f/2,8, pellicola Kodak Panther 1600 esposta per 4 minuti. Ripresa da Titiano (Ud), il 16 marzo 1997.

Questo può essere il destino delle comete scoperte recentemente in una zona oltre l'orbita di Nettuno e Plutone e raggruppate in un anello (più precisamente in un volume toroidale) chiamato Fascia di Kuiper.
Ad ogni passaggio queste comete possono risentire l'attrazione gravitazionale dei pianeti che ne deviano costantemente l'orbita al punto che, da comete di lungo periodo (oltre i 500 anni), possono diventare comete di medio periodo (come ad esempio la Halley) e successivamente di corto periodo.
Ora le comete percorrono un'orbita con semiasse maggiore molto corto e in poco tempo, su scala astronomica, percorreranno numerose orbite. Esse verranno costantemente bombardate dal vento solare e dalle particelle cariche emessi dalla nostra stella, conseguentemente perderanno molto materiale volatile e risplenderanno sempre di meno ad ogni ritorno al perielio.

Sono già state osservate comete che risplendono molto di meno della media e si pensa che queste siano ormai alla conclusione della loro vita attiva; il loro destino finale è quello di vagare all'interno del Sistema Solare come corpi inattivi che possono addirittura venire scambiati anche per un asteroide, tanto sono scuri superficialmente a causa di complessi fenomeni chimici (ed un esempio si pensa d'averlo già scoperto in Chirone).

Paragrafo 3 : Come sono strutturate.

Una cometa brillante ci appare composta da una condensazione luminosa, chiamata chioma, e da una parte molto più evanescente che viene chiamata coda.
La chioma solitamente è di forma circolare, se la cometa transita lontano dal Sole, mentre se gli passa "sufficientemente vicino" acquista una forma a goccia, dovuta alla pressione della radiazione solare che deforma l'emissione dei gas e delle polveri. Allora si forma una "scia" in direzione posteriore a quella del moto dell'astro, quando questo si avvicina al perielio, mentre punta in direzione anteriore al moto, quando la cometa si allontana dal perielio.

Fotografia della cometa Hale-Bopp fatta da Paolo Beltrame, con un obiettivo fotografico da 200 mm a f/3,5, pellicola Kodak 2415 Hyp esposta per 30 minuti. Ripresa dal Monte Matajur (Ud), il 9 marzo 1997.

Al centro della chioma talvolta si nota una zona o un punto molto più brillante: viene chiamato condensazione centrale o falso nucleo. Infatti il vero nucleo è sempre nascosto dai gas e dalle polveri che esso emette; solo nel caso della cometa di Halley abbiamo potuto osservarlo veramente, quando la sonda Giotto nel 1986 ha attraversato la chioma della cometa e ci ha inviato le immagini del vero nucleo.
La coda della cometa è la parte meno luminosa e raramente è ben visibile da terra; essa può estendersi nella realtà anche per centinaia di milioni di chilometri e si divide in più componenti.

Una coda rettilinea e orientata in direzione opposta a quella del Sole, definita di tipo I (o coda di plasma), e formata dai gas che sono stati ionizzati dalla radiazione solare; una coda più diffusa e incurvata, definita di tipo II (o coda di polveri), che può avere un'orientazione diversa dalla precedente.
Il lavoro del gruppo dell'Isaac Newton Telescope alle Canarie, del quale fa parte anche l'astronomo Gabriele Cremonese dell'Università di Padova, ha permesso di confermare un'ipotesi dello stesso Cremonese: esiste un terzo tipo di coda, formato da atomi neutri.
Proprio con la metodologia proposta da Cremonese, osservando la Hale-Bopp nell'aprile 1997 è stata scoperta per la prima volta una coda di atomi neutri, nel caso specifico di atomi sodio. Secondo nuovi studi pubblicati all'inizio del 1998, sembrerebbe che le code neutre della Hale-Bopp possano essere addirittura due.

Chi desiderasse approfondire questa parte clicchi il link seguente; si attiverà il collegamento ipertestuale con la pagina della press-release (la comunicazione) della scoperta della terza coda della cometa fatta da Gabriele Cremonese.
Se si desiderasse sapere qualcosa di più sulla cometa, si clicchi invece il link seguente; attiverà il collegamento con la pagina dedicata al Convegno sulla cometa Hale-Bopp organizzato dalla nostra associazione a Talmassons, il 23 maggio 1997.

Quando la coda di ioni si rende ben visibile, specialmente nelle fotografie e nelle immagini C.C.D., molto più raramente visualmente, diventa uno spettacolo bellissimo: la cometa Hyakutake è stata spettacolare anche per questo motivo: la mattina del 24 marzo 1996 mostrava, ad occhio nudo e dalla pianura, una coda di 23°, mentre la mattina del 27 marzo mostrava una coda di addirittura quasi 35° !
La Hale-Bopp, a causa delle condizioni geometriche del suo passaggio, non ha presentato code apparenti lunghe, ma esse erano particolarmente luminose.
Un particolare da tenere presente è quello che la coda di plasma è massima al perielio, mentre la coda di polveri solitamente si sviluppa pienamente alcune settimane dopo il passaggio al perielio. Anche qui la Hale-Bopp è stata eccezionale; infatti la coda di polveri era ben visibile fin dall'inizio di febbraio 1997.

Paragrafo 4 : Di che cosa sono composte.

In attesa della missione spaziale Rosetta, che invierà una sonda automatica destinata prima ad orbitare intorno ad una cometa, ed in seguito a posarvisi sopra per prelevare dei campioni da riportare sulla Terra dove verranno analizzati chimicamente e fisicamente, si pensa che esse siano composte prevalentemente da ghiaccio d'acqua, misto a conglomerati di pietrisco roccioso, con altri composti congelati quali metano e ammoniaca. Un elenco completo di questi composti secondari è quantomeno problematico, essendo decine quelli scoperti; per tale informazione si consiglia di visitare le pagine dell'E.S.O. dedicate alla Hale-Bopp.
L'importanza della composizione di questi corpi è dovuta al fatto che sono gli unici oggetti primevi del Sistema Solare rimasti tali e quali fin dalla sua origine; è quindi particolarmente importante scoprire e studiare bene la loro composizione chimico-fisica, in quanto è anche da quel materiale che in seguito è nata la vita sul nostro pianeta. Un dato è già emerso dallo studio: le comete appartenenti alla fascia di Kuiper hanno un rapporto metanolo/acqua cinque volte più basso rispetto a quelle appartenenti alla nube di Oort.

Inoltre sia le osservazioni dallo spazio della sonda spaziale Giotto, che quelle telescopiche da Terra, che le simulazioni al calcolatore hanno dimostrato che almeno il 10% del materiale cometario è di natura organica, cioè è composto da catene carboniche strutturate in vario modo,tra cui molti aminoacidi.
Questo dato conferma clamorosamente quanto asserito già oltre quarant'anni fa da Fred Hoyle e Chandra Wikramasinge, e ripreso oggi da Cristiano Battalli Cosmovici, che le comete siano dei portatori interstellari di materiale pre-biotico, cioè del materiale precursore di quello organico componente gli esseri viventi. Si badi bene che questo non vuol dire che automaticamente esse portano la vita organica !
Una scoperta avvenuta studiando la Hyakutake 2 è stata quella di notare che esse "emettono" raggi x; in realtà esse riflettono la radiazione solare, e studiandole in dettaglio si è visto che lo spettro riflesso dalle comete è sostanzialmente simile a quello della luce solare.

Con questo nuovo campo d'indagine si sono aperte nuove prospettive per capire i complessi fenomeni che avvengono nelle loro chiome; "l'emissione" di raggi x è stata confermata anche nella cometa Hale-Bopp e in altre sei (fino al 1997 compreso).
Un'ulteriore scoperta effettuata studiando la 1995O1 è stata che essa emette veramente raggi x (e non li riflette solamente, in quanto sono diversi da quelli prodotti dal Sole), ma il meccanismo di produzione non ancora ben compreso.

Paragrafo 5 : Le comete più belle.

Nella storia dell'umanità le comete sono state associate quasi sempre ad avvenimenti di sventura; purtroppo l'ignoranza ha fatto danni ben maggiori in altri campi. Citerò solo alcune delle comete che sono entrate nella storia per la loro appariscenza, dato che le comete poco o per nulla appariscenti saranno state appena osservate, ma probabilmente nemmeno registrate fino a che questo non è apparso importante.
La più famosa tra le comete periodiche è quella di Halley, dedicata all'astronomo non perché Halley l'abbia scoperta, ma perché è stato il primo ad averla riconosciuta come periodica e quindi ad averne previsto il ritorno. Essa è la cometa di cui si sono trovate le registrazioni del maggior numero di passaggi, l'ultimo dei quali è avvenuto nel 1986.

Il nucleo della cometa di Halley ripreso dalla sonda Giotto nel 1986. E.S.A. - European Space Agency

Negli anni 1680, 1843, 1882 e 1965 alcune comete si avvicinarono talmente al Sole da diventare luminosissime ed osservabili in pieno giorno.
Negli anni 837 e 1066 (la Halley), e negli anni 1132, 1471 e 1556 alcune comete passarono talmente vicino alla Terra da mostrare una coda lunghissima. Specialmente nel caso del passaggio del 837 d.C. la cometa di Halley aveva una coda che andava quasi da un orizzonta all'altro !
Nel 1858 la coda della cometa Donati, a causa della prospettiva di vista, pur essendo lontana è stata uno spettacolo talmente bello da essere considerata la più bella cometa mai apparsa in tempi storici.
La coda della cometa West, apparsa nel 1976, è stata così luminosa da mostrare una tinta giallastra e talvolta rossastra e ci sono casi registrati in estremo oriente di code cometarie variamente colorate.
Delle circa 900 comete osservate ad occhio nudo dall'antichità ad oggi, solo 73 sono state classificate come grandi comete dallo studioso Donald Yeomans, di cui 16 raggiunsero una magnitudine integrata negativa e 16 ebbero una coda più lunga di 50°.
In questa lista la cometa di Halley appare per ben 26 volte su 73 !

Gli anni di apparizione sono i seguenti (con i nomi eventuali degli scopritori ):
147 a.C.,
178 d.C. (con una coda lunga fino a 90°),
191 d. C. (con una coda lunga fino a 100°),
390 d. C. (con una coda lunga fino a 100°),
400 d.C.,
770 d.C. (con una coda di 75°),
837 d.C. (la Halley con una coda di 120° ed una magnitudine almeno di -3),
891 d.C. (con una coda di 100°),
905 d.C. (con una coda lunga da 45° a 60°),
1066 d.C. (la Halley),
1106 d.C. (che generò le comete del 1843 - 1882 - 1965 ebbe una coda lunga fino a 60°),
1132 d.C.,
1264 d.C. (con una coda lunga fino a 100°),
1402 d.C.,
1471 d.C.,
1531 d.C. (la Halley),
1532 d.C.,
1533 d.C.,
1556 d.C.,
1577 d.C. (con una coda lunga 60°),
nel 1618 d.C. ne apparvero addirittura tre,
1664 d.C.,
1665 d.C.,
1680 d.C. (luminosissima, si osservò a 2° dal Sole, con una coda lunga fino a 70°),
1684 d.C. (la Halley),
la cometa di Cheseaux scoperta il 13 dicembre 1743 (che il 18/2/1744 esibiva due code lunghe una 7° e l'altra 25° e al massimo raggiunse i 90° di lunghezza e magnitudine negativa),
la cometa di Messier del 8 agosto 1769 d.C. (di magnitudine zero e una coda lunga 100°),
1811 d.C. (che rimase visibile per 260 giorni con una coda lunga 100 milioni di chilometri),
quella del febbraio 1843 d.C. (che fu vista ad 1° dal Sole ed una coda massima di 50°),
la cometa Donati nel 1858 d.C. (con una coda di polveri e due di ioni; fu la prima cometa ad essere fotografata),
1861 d.C. (con una coda di 118° osservata da padre Angelo Secchi e Schiapparelli),
1882 d.C. (il 16 settembre fu visibile tutto il giorno; la sua coda reale fu lunga 600 milioni di km., la più lunga in assoluto, ma apparentemente mostrava solo 25° di coda),
nel 1910 d.C. ne apparvero due (una molto bella e la Halley successivamente),
1927 d.C.,
la Ikeya-Seki scoperta il 18 settembre 1965 (di magnitudine -6,7 e 2° di coda visibili in pieno giorno; con un cielo splendido in Giappone fu osservata di magnitudine -11 con 4° di coda durante il giorno, sviluppò una coda massima di 45°),
la Bennet scoperta nel 1970 (magnitudine -0,3),
la West scoperta il 5 novembre 1975 (e osservata al perielio nel 1976, quando sviluppò una coda di 30° veramente bella e diventò luminosa come Giove).

Oggi possiamo dire di aver osservato due splendide comete come la Hyakutake 2 e la Hale-Bopp, entrambi molto belle e luminose di diversa fattezza e colore. La seconda però penso potrà essere inserita nel novero delle grandi comete del secolo, non solo perché di magnitudine negativa, ma anche perché di grande bellezza ed attività intensissima.

Immagine della coda di plasma della cometa Hale-Bopp, ottenuta sottraendo due riprese fatte con due filtri interferenziali, uno centrato sull'emissione di ioni ed uno su quelle delle polveri. Immagini di Rolando Ligustri eseguite con un obiettivo da 50 mm. a f/1,8, ccd Seti 245C e filtri interferenziali della Edmund Scientific.

Il suo studio con le più sofisticate tecnologie disponibili, e certamente non ancora esaurito, potrà permettere di capire più a fondo questi corpi che provengono da un passato remoto, addirittura dagli albori della formazione del Sistema Solare.