La cometa PanSTARRS alla minima distanza dalla Terra

Molto di voi ricorderanno la brillante cometa Neowise (C/2020 F3), che nel luglio 2020 diede spettacolo all’alba e al tramonto superando la soglia della visibilità a occhio nudo. L’estate 2022 sarà un buon periodo per l’osservazione di una cometa molto particolare: la C/2017 K2 (PanSTARRS). Anche se non supererà la soglia della visibilità a occhio nudo sarà alla minima distanza dalla Terra il 14 luglio 2022 e basterà un buon binocolo per poterla osservare nel cielo estivo di sud-ovest in prima serata, appena fa buio. Un’occasione da non perdere prima che diventi un oggetto troppo australe e riprenda il viaggio verso i confini del Sistema Solare.

Figura 1 – La cometa C/2017 K2 ripresa la sera del 3 luglio 2022 con un semplice teleobiettivo da 135 mm nel mezzo della costellazione di Ofiuco. L’immagine è la mediana di 58 immagini ciascuna con un tempo di posa di 30 s. Ben visibile la chioma di colore verdastro e la coda in direzione antisolare (Crediti: A. Carbognani).

Scoperta e orbita

La C/2017 K2 è stata scoperta il 21 maggio 2017 dal telescopio Pan-STARRS 1 nell’ambito della ricerca sugli asteroidi near-Earth. All’epoca la cometa era già di magnitudine +21 pur essendo a ben 20 au dal Sole. Nel paradigma classico i nuclei cometari diventano completamente attivi – ossia espellono nello spazio gas e polveri – quando si trovano al di sotto della linea della neve che, nel Sistema Solare, vale circa 2,8 au (420 milioni di km). A questa distanza eliocentrica un nucleo cometario scuro raggiunge una temperatura superficiale di circa -100 °C, la sublimazione del ghiaccio d’acqua va a regime e si forma la chioma della cometa, con dimensioni tipiche che vanno da 100.000 a 1.000.000 di km. Il tasso di sublimazione aumenta fino a raggiungere un massimo attorno al perielio, per poi diminuire quando il nucleo si allontana dal Sole. Tuttavia esistono comete che sono attive ben oltre le 2,8 UA dal Sole perché ricche di elementi super volatili. Infatti, oltre al ghiaccio d’acqua, nei nuclei cometari possono essere presenti, come componenti minoritari, i ghiacci del monossido di carbonio (CO) e biossido di carbonio (CO2), che hanno la proprietà di sublimare a temperature più basse rispetto al ghiaccio d’acqua. Il ghiaccio di biossido sublima fino a circa 10 au, mentre quello di monossido arriva fino a 25 au, entrambi con un tasso paragonabile a quello dell’acqua a 2,8 au. Considerata la grande distanza eliocentrica della scoperta la C/2017 K2 ha un “motore” che funziona prevalentemente a CO.

Figura 2 – Tassi di sublimazione per unità di superficie dei materiali volatili cometari che si trovano nel punto subsolare in funzione della distanza eliocentrica. Come si vede i ghiacci super-volatili iniziano la sublimazione molto prima della “linea della neve” a circa 2,8 au (Tratto da Sekanina, 1992).

Se il nucleo di una cometa è ricco di ghiacci super-volatili è segno che non è mai passato troppo vicino al Sole e che contiene la propria dotazione di ghiacci primordiali. In effetti l’orbita che percorre la cometa C/2017 K2 è praticamente parabolica ossia si tratta di una cometa che proviene direttamente dalla nube di Oort, la sconfinata riserva di nuclei cometari che possiede il Sistema Solare, posta a una distanza compresa fra le 50.000 e le 100.000 au dal Sole. Che arrivi dalla nube di Oort è anche indicato dall’elevata inclinazione orbitale di ben 87,5°, in pratica sta arrivando da una direzione vicina al polo nord dell’eclittica. Questa elevata inclinazione orbitale la protegge dalle perturbazioni gravitazionali dei pianeti perché ne sarà sempre molto distante tranne durante l’attraversamento del piano dell’eclittica e ne rende difficile le variazioni dell’orbita. Per questo passaggio le andrà bene perché al primo attraversamento dell’eclittica da nord verso sud, attorno alla fine di agosto 2022 fra le orbite di Marte e Giove, sarà molto distante da qualsiasi pianeta e anche al secondo passaggio, da sud verso nord che avverrà a fine febbraio 2025 fra le orbite di Giove e Saturno sarà comunque a circa 3,7 au da Giove.

Aspetto della cometa

La C/2017 K2 attualmente ha una magnitudine apparente attorno alla +7, mostra una chioma di colore verdastro con un diametro di circa 20 primi d’arco e una coda lunga circa 25′ all’angolo di posizione di 350° ossia nella direzione che va approssimativamente da sud verso nord. Come per tutte le comete che si rispettino la coda è dispiegata nella direzione opposta alla direzione Sole-cometa. Secondo le osservazioni del telescopio spaziale Hubble, il diametro del nucleo è di circa 18 km, un valore notevole per una cometa anche se più piccolo del nucleo della Hale-Bopp (C/1995 O1), che con i suoi 60 km di diametro mantiene il record del nucleo cometario più grande conosciuto.

Figura 3 – L’orbita eliocentrica della cometa C/2017 K2 è formalmente una parabola ossia un’orbita aperta e non periodica, per questo alla cometa non è associato nessun periodo orbitale. L’inclinazione è quasi di 90° rispetto al piano dell’eclittica e il perielio cade a 1,798 au, oltre l’orbita di Marte (Crediti: JPL Small-Body Database Lookup).

A cosa è dovuto il colore verde della chioma? Lo spettro della chioma di una cometa ha due componenti sovrapposte, una continua e una in emissione. Il continuo è dovuto alla radiazione solare riflessa dalle particelle di polvere presenti nella chioma. Lo spettro in emissione – che mostra delle bande in emissione – è dovuto a un meccanismo di fluorescenza della radiazione solare con le molecole di OHCNC2C3 e altre, presenti nella chioma. Queste molecole sono il risultato della scissione delle molecole progenitrici di cui sono composti gli elementi volatili del nucleo. L’intensità di queste componenti può essere debole, normale o forte in funzione dell’abbondanza presente. In alcuni casi eccezionali, il continuo o le bande di emissione possono essere assenti. Nella maggior parte degli spettri cometari, tolto il radicale OH che proviene dalla dissociazione delle molecole d’acqua sublimate dal nucleo, dominano le bande del CN, in altre invece le bande di Swan del C2. Le bande di Swan sono chiamate così in onore del fisico scozzese William Swan (1818-1894), il primo a studiare lo spettro della molecola di C2 nel 1856. Queste bande di emissione dominano lo spettro cometario fra 470 e 563,5 nm (nella regione ciano-verde del visibile) e sono quelle che conferiscono il caratteristico colore verde alla chioma delle comete. Al contrario, le bande del CN sono poste nel violetto dello spettro, nell’intorno dei 380 nm, mentre l’emissione dell’OH è nell’ultravioletto vicino attorno ai 309 nm. Il colore dominante verde della chioma della C/2017 K2 e l’assenza del giallo (ossia della componente continua), ci dice che la cometa sta emettendo molto gas nello spazio e poca polvere

Visibilità della cometa

La C/2017 K2 ha impiegato milioni di anni per percorrere la distanza che ci separa dalla nube di Oort e fra pochi giorni, il 14 luglio 2022, sarà alla minima distanza dalla Terra di 1,8 au. La magnitudine prevista è attorno alla +7, quindi basterà un piccolo binocolo per poterla vedere in cielo nel mezzo della costellazione di Ofiuco a sud, a circa 45° di altezza sull’orizzonte, appena cala la notte. Al mattino del 15 luglio la cometa si proietterà prospetticamente fra gli ammassi globulari M10 e M12, una ghiotta occasione per gli astrofotografi. Dopo il 14 luglio la distanza geocentrica della cometa aumenterà, ma visto che continuerà ad avvicinarsi al Sole la cometa diventerà un po’ più luminosa fin verso metà settembre 2022 quando sarà difficile da osservare perché oramai in congiunzione con il Sole. Inoltre avrà una declinazione piuttosto bassa di -27° che ne renderà difficile l’osservazione dalle medie latitudini settentrionali. A questa data sarà di magnitudine +6,6 quindi quasi al limite della visibilità a occhio nudo. Il perielio ossia la minima distanza dalla nostra stella verrà raggiunto alle 21:50 UT del 19 dicembre 2022 con la cometa a 37° di elongazione dal Sole. Tuttavia il perielio sarà “alto” a 1,798 au dal Sole e con la cometa a 2,5 au dalla Terra quindi la C/2017 K2 rimarrà di magnitudine apparente +6. Purtroppo avrà una declinazione di circa -60°, quindi sarà un oggetto del cielo australe non osservabile dall’Italia. Dopo il 19 dicembre la C/2017 K2 riprenderà ad allontanarsi dal Sole, iniziando il lungo viaggio di ritorno verso la nube di Oort.

Figura 4 – Il percorso in cielo della cometa C/2017 K2 dal 2 al 31 luglio 2022. La minima distanza dalla Terra sarà raggiunta il 14 luglio alla distanza di 1,8 au. In quella data la cometa sarà prospetticamente fra i due ammassi globulari M10 e M12 visibili nella costellazione di Ofiuco (Crediti: A. Carbognani/Sky Chart).

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