Queste brevi ma potenti eruzioni (outbursts) si sovrapponevano ai normali getti e ai flussi di materiale emessi dal nucleo della cometa, che si distinguono per la loro grande regolarità nell' accendersi e spegnersi in sincronia con l'alternarsi del giorno e della notte sul nucleo della cometa. Al contrario, gli outburst sono molto più luminosi e subitanei, tanto da apparire tipicamente in una singola immagine, suggerendo una durata è più breve di 5-30 minuti (il tempo che intercorre tra la ripresa di due immagini consecutive).
Le esplosioni rilasciano polvere ad alta velocità e si sono concentrate attorno al momento del massimo avvicinamento al Sole (lo scorso 13 agosto) con una frequenza media di una ogni 30 ore, ovvero ogni 2,5 rotazioni della cometa. Come illustrato nella seguente immagine, esse possono essere divise in tre categorie in base al loro aspetto: tipo A (a getto), tipo B (a pennacchio) dipo C (ibrido tra i due).
Una "guida illustrata" ai vari tipi di attività cometaria - Credits: OSIRIS: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA; NavCam: ESA/Rosetta/NavCam – CC BY-SA IGO 3.0
"Siccome il singolo sfogo è di breve durata e viene catturato in una sola immagine, non possiamo dire se è iniziato da poco", osserva Jean-Baptiste Vincent, autore principale dello studio pubblicato sul "Monthly Notices of the Astronomical Society". "Come risultato, non possiamo dire se queste tre forme di eruzioni corrispondono a diversi meccanismi, o se si tratta semplicemente di fasi diverse di un unico processo". Se fosse coinvolto un unico processo, la sequenza evolutiva logica è che un getto di polvere inizialmente stretto viene espulso ad alta velocità, molto probabilmente da una regione ristretta (tipo A); a mano a mano che la superficie locale intorno al punto di uscita viene modificata, una frazione più grande di materiale fresco viene esposto, ampliando la base del pennacchio (getto ibrido di tipo C). Infine, quando la regione d'origine è stata alterata al punto da non essere in grado di supportare più un getto stretto, solo un ampio pennacchio sopravvive (tipo B).
La mappa qui sotto riporta le regioni all'origine dei 29 outburst osservati con la camera OSIRIS (punti blu) e dei cinque osservati dalla Navigation camera (in rosso), sovrapposti a una mappa regionale della 67P/Churyumov–Gerasimenko. Le posizioni sono anche le riportate sulle immagini Osiris ai lati; procedendo in senso orario, le immagini sono state scattate dalla fotocamera ad angolo stretto il 1 maggio 2016 da una distanza di 18 km, il 27 gennaio 2016 da 76 km, il 2 maggio 2016 dalle 18 km e il 23 Gennaio 2016 da 76 km.
Crediti: OSIRIS: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team/MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA - Processing: M.Di Lorenzo (DILO)
Come si vede, gli outburst tendono a concentrarsi nelle regioni meridionali e soprattutto sul lobo maggiore del nucleo, oltre che in prossimità del "collo" che è notoriamente la zona più attiva. Molte esplosioni si verificano ai confini di due regioni, per esempio lungo morfologie terrazzate tra Anuket e Sobek (in alto al centro), nei in pozzi e nelle nicchie in Maftet e Wosret (in alto a destra) e lungo il confine tra Anhur e Aker (in basso a destra e sinistra). Anhur in particolare è debolmente consolidato e mostra una varietà di nicchie, cavità, massi e detriti, il che indica come questa regione sia suscettibile di perdita di massa e collassi; la conseguente esposizione dei materiali ricchi di sostanze volatili innesca le esplosioni.
L'altra questione chiave è come queste esplosioni vengano innescate. Il team ha scoperto che poco più della metà degli eventi si è verificato nelle ore corrispondenti al primo mattino, mentre il sole cominciava il riscaldamento della superficie dopo molte ore in oscurità. La rapida variazione di temperatura locale è ritenuta responsabile di sollecitazioni termiche che potrebbero portare ad una frattura improvvisa della superficie, con l'esposizione di materiale volatile. Questo materiale si riscalda rapidamente e vaporizza in modo esplosivo.
Altri eventi si sono verificati dopo mezzogiorno locale, a seguito di un irraggiamento di poche ore. Queste esplosioni sono attribuite a un meccanismo diverso: in corrispondenza delle pareti di un rilievo esposto al sole, già precedentemente indebolito da stress termici e meccanici, il calore accumulato si fa strada fino a sacche di materiali volatili, sepolte sotto la superficie; questo causa di nuovo riscaldamento improvviso e un'esplosione.
Crediti: ESA - Based on J.-B. Vincent et al (2015)
Ma è anche possibile che un'altra causa sia coinvolta in alcune esplosioni. "Abbiamo scoperto che la maggior parte delle esplosioni sembrano provenire da confini regionali sulla cometa, luoghi dove ci sono cambiamenti nella struttura o la topografia del terreno locale, come ad esempio ripide scogliere, pozzi o nicchie", aggiunge Jean-Baptiste. In effetti, il fatto che massi o altri detriti siano visti anche attorno alle regioni identificate come le fonti delle esplosioni conferma che queste aree sono particolarmente sensibili all'erosione.
Mentre la lenta erosione delle pareti rocciose è ritenuta responsabile dei normali jet longevi, un crinale (cliff) indebolito può anche improvvisamente crollare in qualsiasi momento, notte e giorno. Questo crollo porterebbe alla luce notevoli quantità di materiale fresco e questo potrebbe portare a un outburst, anche quando la regione non è esposta alla luce solare. Almeno uno degli eventi studiati ha avuto luogo nel buio locale e può essere collegato al crollo di un crinale, come illustrato nella figura qui sopra. Il gas sublimato esce violentemente dalle fessure e nel fare questo trascina con se la polvere, agendo come l'ugello di un razzo.
"Studiare la cometa per un lungo periodo di tempo ci ha dato la possibilità di esaminare la differenza tra la 'normale' attività e gli scoppi di breve durata, suggerendo come queste esplosioni possono essere attivate", dice Matt Taylor, del Team Rosetta."Studiare come questi fenomeni variano mentre la cometa avanza lungo la sua orbita intorno al Sole può darci nuovi indizi su come le comete si evolvono durante la loro vita."
Riferimenti:
- http://blogs.esa.int/rosetta/2016/09/23/summer-fireworks-on-rosettas-comet/
- “Summer fireworks on Comet 67P,” by J.-B. Vincent et al is published in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
- “Are fractured cliffs the source of cometary dust jets? Insights from OSIRIS/Rosetta at 67P,” by J.-B. Vincent et al, published in Astronomy & Astrophysics 2015
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