AastroManual - Astronomia Observacional Amadora
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Cauda Cometária

A cauda conhecida popularmente como rabo do cometa é uma característica distintiva e efêmera dos Cometas; as mesmas moléculas que se desprendem do núcleo e da cabeleira cometária são, parcialmente, deslocadas sob a ação do vento solar - um fluxo de partículas de grande velocidade (400 km/s.), que fluem continuamente da atmosfera solar e são ionizadas (privadas de elétrons) e arrastadas para longe dele. Este é o motivo pelo qual as caudas aparecem sempre em direção oposta ao Sol. Este apêndice é formado por gás e/ou poeira apresentam uma variedade de formas e durações (tamanhos). As durações podem variar de uma pequena fração de um grau (caudas são sempre medidas como a duração angular em graus ou minutos de arco ['; 60 ' = 1 grau]), a muitos graus em distância pelo céu.
Um cometa pode apresentar cauda de poeira, cauda de íon ou não apresentar nenhuma cauda. Se o cometa mostrar apenas uma cauda, esta será de poeira (formada pelas partículas de pó contidas no núcleo cometário). As partículas de pó formam um tipo diferente de cauda. A única coisa que afeta estas pequenas partículas no espaço é a própria radiação do sol. A radiação do sol sopra as minúsculas partículas de pó na direção da qual elas vieram. Assim, a cauda de cometas geralmente aponta atrás ao longo da trajetória (órbita) do cometa.
Alguns cometas apresentam uma segunda cauda (composta de íons) devido ao gás ionizado que são formados na coma de cometa. Íons são partículas eletricamente carregas, que vêm primeiro do núcleo como partículas gasosas (partículas de carga neutra), e que são empurradas na cauda do cometa através da interação com o Campo Magnético Interplanetário (IMF).
O campo magnético do sol que está presente em toda parte no espaço interplanetário varre para além do núcleo do cometa e leva os íons com ele formando a cauda. Por causa desta interação especial com o IMF, esta cauda aponta sempre exatamente para longe do sol, em sentido oposto a posição do sol. Com as aproximações do cometa do sol o vento solar que consiste de núcleos atômicos em alta velocidade, prótons e elétrons varrem os gases cometários para longe do sol e produz uma cauda reta de até 93 milhões de milhas (150 milhões de quilômetros) em tamanho.
Uma segunda cauda (rabo) constituído de partículas de poeira também pode aparecer. Esta cauda de pó é menor e mais curva que a cauda de gás. As caudas dos cometas sempre estão longe do Sol em direção oposta a ele por causa da força do vento solar que atuam sobre o material cometário. Quando os cometas se distanciam do sol, suas caudas sempre estão à sua frente.
Já foram observados alguns cometas que desenvolveram até seis ou mais caudas, como por exemplo, o cometa De Chesseaux de 1744, no mês de março daquele ano os europeus puderam ver suas seis caudas no horizonte, mas a cabeça do cometa não era visível, pois se encontrava abaixo da linha do horizonte. Às vezes é possível visualizar, em um mesmo Cometa, uma cauda de composição predominantemente gasosa ou cauda de plasma (íon), reta e estendida como uma faixa ao vento que em fotografias apresenta cor azulada, e uma outra cauda cuja composição principal é de poeira em forma arqueada e cor amarelada.
Quando, em sua órbita, um cometa vai se aproximando do Sol, em torno do núcleo forma-se um halo de gás e poeira, primeiro forma-se a coma e alguns cometas desenvolvem uma cauda. A cauda cometária, quando presente, tem origem no núcleo, atravessa a coma e se entende a distâncias superiores a 20 ou 30 milhões de quilômetros, quando o cometa está próximo ao periélio.
Os primeiros gases que se volatilizam são o monóxido e o dióxido de carbono, enquanto o gelo começa a sublimar (passar do estado sólido diretamente para o estado gasoso) na faixa da região compreendida entre Júpiter e Marte. Devido a pouca gravidade do núcleo, os gases emitidos dispersam-se no espaço e continuadamente são substituídos por material novo. Contudo, essa vaporização acontece somente no lado do núcleo que, naquele momento, está volta para o Sol, pois existe uma grande diferença de temperatura entre o lado apontado em direção ao Sol e o outro, que fica na sombra. É como se fosse dia e noite para um lado e o outro do cometa, que, como os outros corpos celestes, também apresenta um movimento de rotação. Além do monóxido e do dióxido de carbono, outros principais componentes são o formaldeído e o metano, embora também exista enorme quantidade de pequenas partículas sólidas e grãos de poeira com diâmetro inferior a um décimo de micro e outras pouco maior.
O material é expelido do núcleo em violentíssimos jatos, que podem alcançar milhares de quilômetros em distância. Essa expulsão acontece em linha reta, mas, devido à pressão exercida pelos ventos solares, o material é acelerado em sentido oposto ao Sol, formando uma cauda de partículas que vão sendo separadas de acordo com seu peso e tamanho.
A temperatura do halo que circunda o núcleo é, nas zonas de onde partem os jatos, da ordem de -73 graus centígrados, mas, ao afastar-se, a temperatura baixa até -253 graus centígrados. Somente quando as moléculas da coma se rompem por causa da sua baixa densidade e liberam energia em uma reação exotérmica (processo ou de reação química que ocorre em um sistema, e em que há liberação de calor para o meio externo), a temperatura pode subir aproximadamente até -173 graus centígrados.
O tamanho médio da cauda cometária é de cerca de 100.000 km, mas suas densidade e massa são muito pequenas. Algumas moléculas decompõem-se e são ionizadas devido ao efeito da radiação solar ultravioleta ao longo da distância que existe entre o núcleo e a cauda. Nas regiões mais próximas ao Sol, o índice de decomposição das moléculas da cauda é mais rápido por causa da interação com o vento solar, que as empurra em direção contrária à do Sol e alonga a cauda. A cauda está sempre orientada em sentido oposto ao Sol, mas permanecendo no plano da órbita do cometa. Quando um cometa torna-se muito brilhante e, portanto, visível, a principal característica que se observa é a cauda. Apesar das imensas distancias que ela pode alcançar, 1 km³ de cauda contém menos material que 1mm³ da atmosfera da Terra.
A luminosidade aparente de um cometa depende se sua distância do Sol e da Terra. Essa luminosidade é proporcional à quarta potência da distância do sol, o que indica que os cometas refletem luz e também a absorvem e emite certa quantia dela. (Albedo - Relação entre a luz refletida pela superfície de um astro e a luz que ele recebe do Sol.). Por esse motivo, o índice de atividade solar é um fator importante para a determinação da luminosidade de um cometa.
Ao estudar a interação entre cometas e as atividades solares, notou-se que, na presença de um aumento temporário dessa atividade, nas proximidades do Sol um cometa pode aumentar súbita e consideravelmente em luminosidade. Nos cometas de períodos muito curtos, a luminosidade decresce um pouco de uma passagem para outra, talvez devido à perda de material produzida a cada aproximação do sol.
Antigamente era pensado que a direção da cauda era devida à pressão da radiação solar, mas atualmente acredita-se que a causa principal seja o vento solar (Fluxo de partículas carregadas de eletricidade, que se constituem, em geral, de prótons e elétrons, e que são emitidas permanentemente pelo Sol.). Este é composto de partículas carregadas que são emitidas pelo Sol. A força que essas partículas exercem sobre as moléculas de gás da cabeleira é 100 vezes superior à força gravitacional do Sol, de forma que as moléculas da coma são sempre empurradas para trás pelo vento solar. Todavia, o vento solar não acontece de forma constante, e às suas variações se devem às finas estruturas que podem ser observadas nas caudas cometárias. Também é possível que as erupções solares e outras perturbações e atividades do Sol influencie no formato da cauda, motivo pelo qual ela adquire diferentes configurações e seja extremamente mutável. Um outro fato que talvez possa contribuir para o formato da cauda é a rotação desenvolvida pelo próprio núcleo cometário.Pelo que vemos, na verdade, são vários os fatores que podem influir nos diferentes formatos da cauda.

Morfologia das Caudas

Um cometa pode ou não apresentar uma ou mais caudas quando próximo ao Sol. De acordo com o astrônomo russo Bredichin (18331-1904), as caudas cometárias poderiam ser de três tipos, segundo o seu grau de curvatura, assinalando para cada um dos tipos uma composição química distinta.

• Cauda Tipo I - Caudas virtualmente retilíneas associadas ao hidrogênio;
• Cauda tipo II - Caudas curvas, associadas aos hidrocarbonetos (composto constituído apenas por carbono e hidrogênio);
• Cauda tipo III - São as caudas mais fortemente encurvadas, associadas aos vapores metálicos. Sendo que a força de repulsão seria mais intensa nas caudas do tipo I do que nas do tipo II.

Porém, com o advento da espectroscopia (conjunto de técnicas de análise qualitativa baseado na observação de espectros de emissão ou absorção de substâncias.), muitos dos detalhes da classificação de Bredichin foram descartados e, grosso modo, atualmente os tipos de caudas são descritos como:

• Cauda Tipo I - Cauda composta de gases, são iônicas (plasma) devido a ionização das moléculas, que são produzidas como resíduos da fotodissociação. As forças de repulsão acontecem na ordem de 10 a 100 vezes maiores que as forças de atração. Seu aspecto é muito variável de cometa para cometa, mas em sua larga maioria são quase que retilíneas e estreitas. Sua forma depende em muito da ação da pressão da radiação solar. A aparência em imagens colorida apresenta cor azulada e seu comprimento médio varia entre 10.000.000 a 100.000.000 km.
• Cauda Tipo II e III - Essas são constituídas de uma mistura de poeira e gases não ionizados com curvaturas mais ou menos acentuadas. Sua forma é curvada, mais difusa e larga. Nas caudas do Tipo II, as forças de repulsão são um pouco superiores as forças de atração. Nas caudas Tipo III, mais fortemente curvadas, as forças de repulsão (Força com que dois corpos ou duas partículas se repelem mutuamente.) são ligeiramente inferiores às forças de atração. As caudas de poeira são influenciadas principalmente pela ação do vento solar e seu comprimento médio é de 1.000.000 a 10.000.000 km; e exibem uma coloração amarelada em fotografias coloridas. Entre estes dois casos extremos podem ocorrer muitos outros intermediários. No caso da terra se encontrar no plano da órbita, as duas caudas, de poeira e íon, serão vistas superpostas. Os dois casos limites que podem ocorrer na teoria mecânica é que em um primeiro caso limite, sucede-se uma contínua expulsão de partículas.

A curva instantânea na qual encontramos uma contínua emissão de partículas para determinação das forças de repulsão solar, ou das dimensões das partículas, define a denominada sindinama (sindima). As curvas sindinamas são tangentes aos raios vetores na cabeça do cometa e sua curvatura é sempre mais inclinada em relação à direção do movimento do cometa no plano de sua órbita. O segundo caso-limite é o que ocorre durante as emissões instantâneas de partículas, que definem uma curva síncrona, formada pelas posições atingidas por um conjunto de partículas ejetadas em um mesmo instante e de dimensões diferentes. Uma curva síncrona possui uma curva quase retilínea e faz com a direção radial um ângulo que aumenta com o tempo. Atualmente, distinguem-se dois principais grupos de caudas, segundo sua natureza, forma e espectro. O Grupo I é constituído pelas caudas de gases, apresenta um aspecto quase retilíneo. Raramente as caudas desse tipo fazem um ângulo superior a alguns poucos graus com o raio vetor (linha que liga o Sol ao cometa). Ela se caracteriza por sua estrutura filamentar, constituída de gás liberado pelo núcleo, o qual é fotodissociado e ionizado (Ionização - Processo de produzir íons mediante a perda ou o ganho, por molécula ou átomo, de um ou mais elétrons) pela radiação solar. O Grupo II compreende as caudas de poeira, são bastante homogêneas e de formatos curvilíneos.
Pelo seu espectro contínuo, é fácil identificar as Raias ou Linhas de Fraunhofer (Raias espectrais de absorção, descobertas no espectro solar pelo astrônomo alemão Joseph von Fraunhofer (1787-1826), e que são designadas por letras, dependendo do seu comprimento de onda e de sua origem, oriundas das radiações solares, refletidas e difundidas pelas partículas sólidas que as constituem. Essas caudas são compostas por graus de poeira, cujas dimensões (cerca de um mícron) foram determinadas através de observação fotométrica (Fotometria - Parte da óptica que investiga os métodos e processos de medida de fluxos luminosos e das características energéticas associadas a tais fluxos.). Geralmente, os cometas periódicos apresentam caudas menores que os cometas de longo mostram extensas caudas. Alguns poucos cometas podem apresentar uma anticauda que se posiciona na frente do Cometa. Várias teorias foram criadas, mas ainda não se tem certeza como e porque isso acontece.

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