Cuando el cometa 45P pasó rápidamente por la Tierra a principios de 2017, investigadores que observan desde la instalación del telescopio infrarrojo de la NASA, o IRTF, en Hawai'i le hice al veterano excursionista un minucioso chequeo astronómico. Los resultados ayudan a completar detalles cruciales sobre los hielos en los cometas de la familia Júpiter y revelan que el peculiar 45P no coincide con ningún cometa estudiado hasta ahora.

Como un médico que registra los signos vitales, el equipo midió los niveles de nueve gases liberados desde el núcleo helado hacia la delgada atmósfera del cometa, o coma. Varios de estos gases suministran componentes básicos para los aminoácidos, azúcares y otras moléculas biológicamente relevantes. De particular interés fueron el monóxido de carbono y el metano, que son tan difíciles de detectar en los cometas de la familia de Júpiter que solo se han estudiado unas pocas veces antes.

Todos los gases se originan en la mezcolanza de hielos, roca y polvo que forman el núcleo. Se cree que estos hielos nativos contienen pistas sobre la historia del cometa y cómo ha envejecido.

"Los cometas conservan un registro de las condiciones del sistema solar temprano, pero los astrónomos piensan que algunos cometas podrían preservar esa historia de manera más completa que otros, "dijo Michael DiSanti, un astrónomo en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autor principal del nuevo estudio en el Diario astronómico .

El cometa, oficialmente llamado 45P / Honda-Mrkos-Pajdušáková, pertenece a la familia de cometas Júpiter, orbitadores frecuentes que giran alrededor del sol cada cinco o siete años. Se sabe mucho menos sobre los hielos nativos de este grupo que sobre los cometas de larga distancia de la Nube de Oort.

Para identificar hielos nativos, Los astrónomos buscan huellas químicas en la parte infrarroja del espectro. más allá de la luz visible. DiSanti y sus colegas realizaron sus estudios utilizando el espectrógrafo de alta resolución iSHELL instalado recientemente en el IRTF en la cima de Maunakea. Con iSHELL, los investigadores pueden observar muchos cometas que solían considerarse demasiado débiles.

El rango espectral del instrumento permite detectar muchos hielos vaporizados a la vez, lo que reduce la incertidumbre al comparar las cantidades de diferentes hielos. El instrumento cubre longitudes de onda desde 1,1 micrómetros en el infrarrojo cercano (el rango de las gafas de visión nocturna) hasta 5,3 micrómetros en la región del infrarrojo medio.

iSHELL también tiene un poder de resolución lo suficientemente alto como para separar las huellas dactilares infrarrojas que caen juntas en longitud de onda. Esto es particularmente necesario en los casos de monóxido de carbono y metano, porque sus huellas dactilares en los cometas tienden a superponerse con las mismas moléculas en la atmósfera de la Tierra.

"La combinación de la alta resolución de iSHELL y la capacidad de observar durante el día en IRTF es ideal para estudiar cometas, especialmente los cometas de período corto, "dijo John Rayner, director de la IRTF, que es administrado para la NASA por la Universidad de Hawai'i.

Mientras observaba durante dos días a principios de enero de 2017, poco después de la aproximación más cercana al sol de 45P, el equipo realizó mediciones sólidas del agua, monóxido de carbono, metano y otros seis hielos nativos. Por cinco hielos, incluyendo monóxido de carbono y metano, los investigadores compararon los niveles del lado del cometa bañado por el sol con los del lado sombreado. Los hallazgos ayudaron a llenar algunas lagunas, pero también plantearon nuevas preguntas.

Los resultados revelan que el 45P se está quedando tan bajo en monóxido de carbono congelado, que se considera oficialmente agotado. Por sí mismo, esto no sería demasiado sorprendente, porque el monóxido de carbono se escapa fácilmente al espacio cuando el sol calienta un cometa. Pero es casi igual de probable que el metano escape, por lo que un objeto que carece de monóxido de carbono debe tener poco metano. 45P, sin embargo, es rico en metano y es uno de los raros cometas que contiene más metano que el hielo de monóxido de carbono.

Es posible que el metano esté atrapado dentro de otro hielo, lo que hace que sea más probable que se quede. Pero los investigadores creen que el monóxido de carbono podría haber reaccionado con el hidrógeno para formar metanol. El equipo descubrió que 45P tiene una proporción de metanol congelado superior al promedio.

Cuándo tuvo lugar esta reacción es otra cuestión, una que llega al corazón de la ciencia de los cometas. Si el metanol se produjo en granos de hielo primordial antes de que se formara el 45P, entonces el cometa siempre ha sido así. Por otra parte, los niveles de monóxido de carbono y metanol en el coma pueden haber cambiado con el tiempo, especialmente porque los cometas de la familia de Júpiter pasan más tiempo cerca del sol que los cometas de la nube de Oort.

"Los científicos de cometas son como arqueólogos, estudiar muestras antiguas para comprender el pasado, "dijo Boncho Bonev, astrónomo de la American University y segundo autor del artículo. "Queremos distinguir los cometas según se formaron del procesamiento que podrían haber experimentado, como separar las reliquias históricas de la contaminación posterior ".

El equipo está ahora en el caso para averiguar qué tan típicos podrían ser sus resultados entre cometas similares. 45P fue el primero de cinco cometas de período corto de este tipo que están disponibles para su estudio en 2017 y 2018. Inmediatamente después de 45P estuvieron los cometas 2P / Encke y 41P / Tuttle-Giacobini-Kresak. El próximo verano y otoño es 21P / Giacobini – Zinner, y luego vendrá 46P / Wirtanen, que se espera que permanezca dentro de los 10 millones de millas (16 millones de kilómetros) de la Tierra durante la mayor parte de diciembre de 2018.

"Esta investigación es innovadora, "dijo Faith Vilas, el director del programa de investigación solar y planetaria de la National Science Foundation, o NSF, lo que ayudó a apoyar el estudio. "Esto amplía nuestro conocimiento de la mezcla de especies moleculares que coexisten en los núcleos de los cometas de la familia joviana, y las diferencias que existen después de muchos viajes alrededor del sol ".

"Estamos emocionados de ver esta primera publicación de iSHELL, que se construyó a través de una asociación entre NSF, la Universidad de Hawai'i, y NASA, "dijo Kelly Fast, Científico del programa IRTF en la Sede de la NASA. "Este es solo el primero de los muchos resultados de iSHELL que están por llegar".