Cometas: Concepto, clasificación, partes y características
Un cometa es un pequeño cuerpo celeste compuesto de hielo y rocas que órbita alrededor del Sol. Al acercarse a esta estrella, el calor provoca que el hielo se sublimes, liberando gases que, junto con fragmentos de polvo, forman una brillante y extensa cola que es la característica más visible de estos objetos. Su nombre proviene del latín “stella cometa”, que significa “estrella con cabellera”.
Hasta 1577, los cometas fueron considerados fenómenos atmosféricos, hasta que el astrónomo danés Tycho Brahe demostró que en realidad eran cuerpos celestes. En el siglo XVII, el científico inglés Isaac Newton demostró que los cometas seguían las mismas leyes que los planetas. Al comparar las órbitas de varios cometas, el astrónomo británico Edmund Halley identificó que el cometa observado en 1682 era el mismo que había aparecido en 1531 y 1607, y predijo con exactitud su regreso en 1759.
Las primeras observaciones de este cometa, conocido como Halley, se remontan a registros de 240 a.C., y se cree que el brillante cometa observado en 466 a.C. también correspondía a él. El último paso del cometa Halley cerca del Sol fue en 1986.
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Composición
Un cometa se compone de un núcleo bien definido, compuesto por hielo y roca, que está rodeado por una atmósfera difusa conocida como coma o cabellera. El astrónomo Fred Whipple, en 1949, sugirió que el núcleo, el cual es el responsable de la mayor parte de la masa del cometa, se asemeja a una “bola de nieve sucia”, una mezcla de agua congelada y polvo cósmico.
Diversos elementos respaldan esta teoría de la bola de nieve. Los gases y partículas observadas, que se liberan para formar la cabellera y la cola del cometa, están compuestos principalmente por moléculas fragmentarias o radicales de los elementos más abundantes en el universo: hidrógeno, carbono, oxígeno y nitrógeno. Por ejemplo, los radicales como CH, NH y OH provienen de la descomposición de moléculas más estables como el metano (CH4), el amoníaco (NH3) y el agua (H2O), que pueden permanecer como hielo o en formas más complejas y frías dentro del núcleo.
Además, se ha comprobado que los cometas observados más frecuentemente tienen órbitas que se desvían significativamente de las predicciones basadas en las leyes de Newton. Esto sugiere que la expulsión de gases genera una propulsión a chorro que desvia ligeramente el núcleo de su trayectoria esperada. También, los cometas de corta duración, después de haber sido observados en varias órbitas, muestran signos de desintegración, lo cual concuerda con la estructura propuesta por Whipple. Finalmente, la existencia de grupos de cometas refuerza la idea de que los núcleos son sólidos.
La coma de un cometa, junto con su brillante cabellera, puede alcanzar tamaños mayores que el planeta Júpiter. Sin embargo, la porción sólida de la mayoría de los cometas tiene un volumen relativamente pequeño, generalmente de unos pocos kilómetros cúbicos. Un ejemplo de esto es el cometa Halley, cuyo núcleo, oscurecido por el polvo, mide aproximadamente 15 por 4 kilómetros.
Efectos solares
Cuando un cometa se acerca al Sol, el aumento de temperatura provoca que los hielos en su núcleo se sublimen, lo que genera un resplandor intenso. Esto da lugar a una brillante cola que puede extenderse por millones o incluso cientos de millones de kilómetros, siempre orientada en dirección opuesta al Sol, independientemente de si el cometa se aleja o se acerca a la estrella central. Las colas más grandes están compuestas principalmente por moléculas ionizadas simples, como monóxido de carbono y dióxido de carbono. Estas moléculas son expulsadas por el viento solar, una corriente continua de gases calientes emanados desde la corona del Sol, que viaja a unos 400 km/s. Además, los cometas a menudo muestran una cola más pequeña, arqueada, formada por polvo fino expulsado por la presión de la radiación solar.
La visibilidad de los cometas varía en función de la longitud de su cola y su proximidad al Sol y a la Tierra. A medida que un cometa se aleja del Sol, produce menos gas y polvo, lo que hace que su cola se desvanezca. Algunos cometas con órbitas pequeñas tienen colas tan cortas que llegan a ser casi invisibles. Sin embargo, hay casos en los que la cola de un cometa ha alcanzado longitudes superiores a los 320 millones de kilómetros. Menos de la mitad de los 1.400 cometas registrados fueron visibles a simple vista, y solo una pequeña fracción, menos del 10%, fueron realmente impresionantes.
Uno de los cometas más brillantes observados en los últimos años fue el cometa Hale-Bopp, que alcanzó su punto más cercano a la Tierra en marzo de 1997. Este cometa destacó por permanecer visible durante un periodo excepcionalmente largo, lo que permitió a los astrónomos realizar importantes estudios sobre estos cuerpos celestes. Durante las observaciones, se descubrió que el Hale-Bopp tenía una tercera cola, además de las de gas y polvo, formada por átomos de sodio, aunque esta cola no era visible a simple vista.
Periodos y orbitas
Los cometas siguen trayectorias elípticas, y se ha determinado el período de alrededor de 200 de ellos, que indica el tiempo que tardan en dar una vuelta alrededor del Sol. Los períodos de estos cometas varían considerablemente, desde los 3,3 años del cometa Encke hasta los 2.000 años del cometa Donati de 1858. La mayoría de los cometas tienen órbitas tan extensas que, a simple vista, podrían parecer parábolas (curvas abiertas que sugerirían que los cometas se alejan del Sistema Solar). Sin embargo, los análisis científicos indican que, en realidad, estas órbitas son elipses con alta excentricidad, y algunos cometas podrían tener períodos de hasta 40.000 años o más.
No se ha identificado ningún cometa que haya llegado a la Tierra con una órbita hiperbólica, lo que implicaría que su origen estaría fuera del Sistema Solar. No obstante, algunos cometas podrían no regresar nunca al Sistema Solar debido a la fuerte alteración de sus trayectorias por la gravedad de los planetas. Este fenómeno se ha observado a menor escala: alrededor de 60 cometas de períodos cortos han sido influenciados por la gravedad de Júpiter, y estos se consideran parte de la familia de cometas de Júpiter. Sus períodos varían entre 3,3 y 9 años.
Grupos de cometas
Cuando varios cometas con diferentes períodos orbitan de manera similar, se considera que pertenecen a un grupo de cometas. El grupo más famoso incluye al cometa Ikeya-Seki de 1965, que pasó cerca del Sol, junto con otros siete cometas con períodos cercanos a mil años. El astrónomo Brian G. Marsden sugirió que el cometa de 1965 y el de 1882, más brillante, se originaron a partir de un cometa principal, posiblemente el de 1106. Es posible que este cometa y otros de su grupo se desprendieran de un cometa gigante hace miles de años.
Cometas y lluvias de meteoritos
Existe una estrecha conexión entre las órbitas de los cometas y las lluvias de meteoros. El astrónomo Giovanni Virginio Schiaparelli demostró que las Perseidas, una lluvia de meteoros que ocurre cada agosto, comparten la misma órbita que el Cometa III de 1862. De igual manera, las Leónidas, que se ven en noviembre, siguen la órbita del Cometa I de 1866. Se han identificado otras lluvias de meteoros vinculadas a las órbitas cometarias, y se cree que estos meteoros son fragmentos dejados por un cometa en su trayecto.
Origen de cometas
Aunque en el pasado se pensaba que los cometas provenían del espacio interestelar, hoy la teoría más aceptada es que se originaron en los primeros días del Sistema Solar, en sus regiones más frías, a partir de materiales sobrantes de la formación planetaria. El astrónomo Jan Hendrik Oort propuso la existencia de una “nube de reserva” más allá de la órbita de Plutón, donde se acumulan cometas. Según esta teoría, las estrellas cercanas podrían alterar la órbita de estos cometas, enviándolos hacia el Sol, donde se hacen visibles.
Colisiones
Durante siglos, los cometas han sido considerados presagios de desastres o eventos significativos. Algunos incluso temen una posible colisión entre un cometa y la Tierra. Sin embargo, aunque la Tierra ha cruzado las colas de cometas sin sufrir daños, la caída de un núcleo de cometa en una gran ciudad sería devastadora, aunque la probabilidad de que ocurra es extremadamente baja. Algunos científicos han sugerido que colisiones cometarias pasadas pudieron haber influido en el cambio climático, contribuyendo a la extinción de los dinosaurios.
En 1992, el cometa Shoemaker-Levy 9 se desintegró en 21 fragmentos cuando entró en el fuerte campo gravitacional de Júpiter. En julio de 1994, estos fragmentos impactaron la atmósfera de Júpiter a una velocidad de 210.000 km/h. Los impactos generaron explosiones masivas que liberaron una cantidad enorme de energía, visible como bolas de fuego que superaban en tamaño a la Tierra.
Exploración
Además de las observaciones realizadas desde telescopios terrestres, diversas misiones espaciales han proporcionado datos clave sobre los cometas. En 1974, la tripulación del Skylab, la primera estación espacial de EE. UU., observó el cometa Kohoutek cuando se acercó al Sol usando un telescopio solar. El cometa Halley fue visitado en marzo de 1986 por las sondas soviéticas Vega 1 y Vega 2 y por el vehículo espacial Giotto de la Agencia Espacial Europea (ESA), que se acercó a solo 600 km de su núcleo. También fue observado a gran distancia por dos astronaves japonesas.
La sonda Deep Space 1, lanzada por la NASA en 1998, pasó a 2.200 km del cometa Borrelly en 2001 y obtuvo imágenes en blanco y negro de su núcleo, que mide 10 km de largo. Los datos revelaron que el núcleo de los cometas es más accidentado y oscuro de lo que se pensaba.
En 1999, la NASA lanzó la sonda Stardust hacia el cometa Wild 2 para recoger muestras de polvo y gases de su cabellera. Durante su trayecto, la sonda comenzó a tomar muestras de polvo interestelar en 2002 y sobrevoló el asteroide 5535 Annefrank. Un año después, la sonda obtuvo la primera fotografía del cometa desde 25 millones de kilómetros. En 2004, la Stardust pasó a menos de 300 km del núcleo del Wild 2, capturando partículas cometarias y tomando fotos precisas.
El 15 de enero de 2006, la cápsula que contenía las muestras aterrizó en el desierto de Utah y, al abrirse, se encontraron partículas de tamaño sorprendente. El análisis de las muestras reveló minerales formados a altas temperaturas, lo que desafía la teoría de que los cometas se originan en las regiones más frías del Sistema Solar. Este descubrimiento abre nuevas preguntas sobre su origen y formación.
Otra misión de la NASA, la sonda Contour, lanzada en 2002 para estudiar los cometas Encke y Schwassmann-Wachmann 3, perdió contacto con la Tierra en agosto del mismo año tras un fallo en su motor. Aunque se intentaron varias comunicaciones, la sonda se dio por perdida en diciembre de 2002, y se concluyó que la causa más probable del accidente fue el exceso de calor durante el encendido del motor.
La Agencia Espacial Europea lanzó la sonda Rosetta en 2004, con destino al cometa Churyumov-Gerasimenko. Este proyecto pionero fue el primero en intentar orbitar un cometa y colocar un módulo sobre su superficie. El módulo de descenso llevaba instrumentos científicos para estudiar la composición y las propiedades físicas del núcleo del cometa.
Finalmente, en 2005, la NASA lanzó la sonda Deep Impact hacia el cometa Tempel 1. En julio de ese año, la sonda lanzó un proyectil de 370 kg que impactó contra el cometa, generando un destello masivo y una nube de polvo. Las imágenes del impacto mostraron una superficie cubierta de polvo fino y varios cráteres, así como depósitos de hielo. Los análisis revelaron que la superficie del cometa contenía una proporción mayor de polvo de lo esperado, y se detectaron compuestos de carbono en su en su interior.
