AstroManual -
Astronomia Observacional Amadora
http://geocities.yahoo.com.br/rgregio2001/
Núcleo Cometário
O caroço sólido, parte centralmente
localizada do cometa é conhecida como o " núcleo ".
O núcleo é um repositório de pó e gases
congelados. Quando aquecido pelo Sol, os gases sublimam e produzem uma
atmosfera que cerca o núcleo conhecida como o coma que é
varrido, em algumas ocasiões, para formar a cauda do cometa.
Na hipótese formulada pelo astrônomo americano Fred Whipple,
o núcleo do Cometa pode ser definido, grosso modo, como semelhante
ao conceito de uma ''bola de neve suja''. Segundo esse modelo, no núcleo
rochoso há gelo constituído de água, poeira e outros
gases congelados, além de componentes orgânicos sólidos
aglomerados pela gravidade e coesos por uma capa externa congelada. O núcleo,
também chamado de Molécula Mãe, é a parte
permanente do Cometa. Pelo que se pode ver através das observações
indiretas da Terra é composto principalmente de água,
metano, amoníaco e anidrido carbônico; todos em baixíssimas
temperaturas em estado congelado. Misturada com os gelos encontra-se
grande quantidade de poeira com dimensões de milésimos de
milímetros e, segundo as novas teorias, também de um cerne
rochoso.
O núcleo dos cometas apresenta albedo (capacidade de refletir a
luz) muito baixo, significando que eles absorvem muito mais luz do que as
reflete. Por isso, quando eles estão muito longe do Sol e os gases
ainda estão congelados, são praticamente invisíveis,
podendo aparecer como pontos estelares apenas em grandes telescópios.
Além disso, suas pequenas dimensões também contribuem
para essa invisibilidade. As cores do núcleo variam do preto aos
tons de cinzas e ao avermelhado, de acordo com as relações
entre a poeira e o gelo da superfície.
Com o estudo da análise espectral dos gases emitidos, a composição
química do núcleo já era conhecida antes do encontro
da sonda Giotto com o cometa Halley em 1986. Há silicatos comuns e
muitos elementos sob forma atômica e forma de moléculas
(talvez complexas) compostas de carbono, oxigênio, hidrogênio
e nitrogênio, além de radicais de OH.
O núcleo de um cometa pode apresentar muitos formatos, a forma
mais comum é a figura elipsóide de três eixos, com
dimensões que variam entre 1 e 10 km, podendo haver alguns cometas
com núcleos de dimensões maiores. Em geral, as densidades são
baixas, com valores compreendidos entre 0,2 e 1,2 vez a densidade da água.
A determinação do diâmetro do núcleo é
muito difícil. Algumas observações mais apuradas
permitem estima-lo indiretamente e, ao que parece, o melhor processo é
o de deduzir seu diâmetro a partir do brilho aparente em processos
fotométricos. Uma outra condição favorável
para efetuar essa medida é quando um cometa se aproxima muito da
Terra.
Semelhante aos outros corpos celestes, o núcleo dos cometas gira
ao redor de um eixo com períodos muito diversos, que variam de
algumas poucas horas a cerca de 10 dias. A aparência de um núcleo
cometário depende muito do aumento do instrumento utilizado. Com um
instrumento de pequena abertura (200mm) observa-se uma pequena
nebulosidade brilhante no interior da coma. Com um instrumento mais
potente, essa nebulosidade se apresenta como uma pequena mancha circular,
de alguns milímetros de arco de diâmetro. A esse núcleo
dá-se o nome de Núcleo Nebuloso. Mas, o verdadeiro núcleo
sólido central, denominado Núcleo Estelar, é de
observação extremamente difícil através de
instrumentos baseados na Terra.
Os tamanhos de núcleos cometários são principalmente
desconhecidos porque sua medida é muito difícil. Nós
temos medidas fidedignas dos tamanhos de cerca de 10 núcleos. A
maioria deles tem diâmetros de alguns km entre 10 ou 20 km. O núcleo
de cometa Schwassmann-Wachmann 1 provavelmente é um dos maiores
(talvez 20 km), como é o núcleo de cometa Hale-Bopp (talvez
40 km). No caso especial do cometa Halley cujo núcleo de 20 km é
amoldado em forma de uma batata alongada foi resolvido pelas máquinas
fotográficas de astronave, e seu tamanho apresenta-se reduzido. O
verdadeiro núcleo de um cometa só foi visto duas vezes -
Halley e Borrelly, através de astronave que conseguiram chegar próximas
ao núcleo desses cometas.
Do solo, o núcleo estelar está sempre envolvido em uma
nuvem de pó e gás que o rodeia e esconde de nossa vista o
verdadeiro núcleo. Conseqüentemente, condições
como condensação estelar e condensação nuclear
são freqüentemente usadas quando um cometa é visto com
uma coma pontuada como estrela (brilho estelar) no centro do cometa.
O espectro do núcleo nebuloso apresenta um componente contínuo
e bandas de emissão molecular. O espectro contínuo apresenta
as raias de Fraunhofer, originadas da difusão, pelas partículas
sólidas de poeira, do núcleo das radiações
oriundas do Sol. A variação do espectro de banda, dependendo
da distância do cometa ao Sol, apresenta raias de CN, NH³, C²,
CH, OH, NH, quando a uma distância de 3A. Se o periélio do
cometa atinge distancias menores que 0,1A, em determinados cometas,
desenvolvem-se raias de Na, Fe, Cr e Ni. É denotada a magnitude do "
núcleo " m2 e normalmente não é de muito uso
porque a pessoa não vê de verdade tal o que m2 representam.
Em geral, o valor de m2 se porá mais lânguido quando é
aplicado maior ampliação ao equipamento que observamos.
Tipos de Núcleos
Os cientistas que pesquisam cometas têm muitas idéias
e teorias, mas não muitas certezas quanto à estrutura
interior dos núcleos cometários. O pouco que se conhece
sobre o assunto nos vem de deduções de observações
de cometas que se partiram. Inicialmente, dois modelos foram formulados
para o que seria os dois principais tipos de núcleos.
O primeiro modelo de núcleo consistiria inteiramente de gelo,
gases e poeira em uma massa compacta, e os fragmentos sólidos
estariam presos em uma grande esfera de gases congelados. No segundo
modelo o núcleo possuiria um interior denso com uma capa de gelo e
poeira. O núcleo seria menor e sua superfície apresentaria
maior porcentagem de partículas sólidas e poeira, formando
um tipo de casca em conseqüência das repetidas passagens pelo
periélio e conseqüentes exposições ao calor e às
radiações solares.
Segundo Nelson Travnik, em seu livro ''Cometas, os vagabundos do espaço'',
grosso modo, podemos imaginar o núcleo cometário, pelos dois
tipos descritos acima, como sendo um aglomerado de gases congelados (amônia,
metano, dióxido de carbono e água) envolvendo fragmentos sólidos
em uma mistura homogênea, com grande quantidade de poeira fina.
Nesse sentido, a expressão genérica de ''uma bola de neve
suja'' para definir o núcleo de cometas, é até certo
ponto válida, mas não totalmente satisfatória.
Se levarmos em conta que o material que forma a coma e a cauda são
provenientes do núcleo e se dissipam no espaço, ainda assim,
após várias passagens pelo Sol, alguns cometas ainda são
visíveis apesar da contínua emissão de material pela
ação solar, resultando na perda de sua massa; podemos
concluir que, realmente, uma grande porção do núcleo é
constituída de material volátil e poeira congelada. Todavia,
repetidas passagens pelo Sol e elevada perda de massa em núcleos de
pequenos tamanhos aquecidos pelo intenso calor solar, tais núcleos
seriam vaporizados em uma ou duas passagens por seu periélio e/ou
se partiriam com muita facilidade. Mas alguns pequenos núcleos
continuam ativos, principalmente em cometas rasantes solares e dessa forma
podemos concluir que provavelmente deve existir um pequeno caroço
interno sólido composto de rocha e/ou rocha-metálico. Além
disso, quando um cometa tem seu material volátil findado seu caroço
ficará apenas como um objeto Apolo orbitando o Sistema solar.
Pela teoria que os corpos cometários foram formados juntamente com
o resto do sistema solar nos primórdios de sua criação,
e que por algum motivo pequenos corpos rochosos foram expulsos para as
regiões mais geladas longe do Sol, isso também explicaria
que os núcleos cometários possam apresentar um caroço
composto de rocha e outros materiais, até certo ponto análogos
ao dos pequenos asteróides. Além do que, os núcleos
cometários apresentam cor escura e de albedo bastante baixos para
corpos que fossem compostos apenas de gelo, poeira e gases congelados.
Teoricamente isso é discutível, mas, por enquanto, até
que se consiga enviar uma sonda planetária que possa pousar no núcleo
de um cometa, perfura-lo, colher material e traze-los para que possam ser
analisados nos laboratórios da Terra, não se tem certeza
absoluta da estrutura interna dos núcleos cometários.
Uma outra teorias mais recente classifica, segundo o que
encontramos em Comet Home
http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/nucleus.html por Dave Jewitt , o
interior dos núcleos cometários pode ser basicamente de 3
tipos:
Núcleos Monolíticos - A teoria mais simples é
que o núcleo seja um único e coeso corpo de composição
interna uniforme. Uma crosta composta de pedregulho e poeira unidos por
gelo e cujo pedregulho fica exposto quando ocorre a sublimação
devido ao aquecimento solar quando o núcleo se aproxima do Sol. O núcleo
monolítico seria forte e resistente, assim não está
claro que o modelo de núcleo monolítico possa explicar
observações de cometas que se partiram devido a minúsculas
forças tencionais. Todavia, se um núcleo monolítico
apresentar partes mais frágeis, estas sim poderiam romper-se e
subdividir o núcleo original.
Núcleos de Multicomponentes - O núcleo de múltiplos
componentes, também conhecido como núcleo de pedregulhos
empilhados, consiste em muitas estruturas livres de corpos independentes
que se uniram através de mútua atração
gravitacional, havendo muito mais componentes do que no esquema que
apresentamos. Os corpos as vezes são identificados como
planetesimais de precursor individual do disco protoplanetário.
Alguns estudiosos gostam de pensar que as subunidades dentro do núcleo
poderiam ser planetesimais de localizações originais muito
diferentes na nebulosa solar. Nesse caso eles poderiam ter diferentes
composições. Um envelope envolveria, como um manto, todos os
componentes como no modelo do Núcleo Monolítico. Assim, os
blocos que edificam o núcleo não são firmemente
ligados, fazendo com que o núcleo de multicomponentes seja muito
fraco. Isso se ajusta com o que se pensa e sabemos sobre as forças
dos cometas. Este tipo de núcleo também explicaria porque
alguns cometas se rompem dividindo-se em duas ou mais partes.
Núcleos Diferenciados - Alguns cientistas especulam que
poderiam ser núcleos parcialmente diferenciados, da mesma maneira
que a Terra se diferencia em caroço férreo mais estrutura de
manto rochoso. Todavia, tais diferenciações em camadas não
são muitas esperadas em núcleos cometários porque
estes objetos são principalmente muitos pequenos para gerarem
temperaturas internas muito altas. Porém, duradouro aquecimento
radioativo de núcleos de potássio, tório e urânio
poderiam ser suficientes para dirigir a migração interna dos
gelos mais voláteis (por exemplo, C0 e N²) longe do ''caroço''.
Em cometas menores, os núcleos de vidas curtas, poderiam prover o
calor.
Muito provavelmente, reais núcleos cometários incorporam
características de todos os modelos aqui mostradas. Núcleos
pequenos podem ser monolíticos, enquanto os maiores consistem em
pedaços aglomerados. O material cometário é pobre em
transmissão de calor sendo completamente possível que núcleos
grandes possuem caroços esvaziados dos gelos e substâncias
mais voláteis.
Composição
A composição do núcleo é
determinada medindo a composição da coma. De forma direta nós
não sabemos nada sobre a estrutura interior. O dominante volátil
é água, seguiu pelo CO, CO2 e outras
substâncias presente de espécie secundárias ao nível
<1% . Há alguma evidência de variações de
quantidades de material entre os cometas. A relação CO/H2O
alcançou 0.2 a 0.3 no cometa Halle-Bopp mas é tipicamente 4
ou 5 vezes menor. O pó refratário (não- volátil)
consiste em alguns minerais ricos em silicato e carbono CHON
(Carbono-hidrogênio-oxigênio-nitrogênio) e grãos
de poeira. As capas superiores do núcleo são voláteis
e consiste em um manto " refratário ". A relação
de massa volátil para a massa refratária está
provavelmente próxima de 1.
As vidas de cometas ativos estão limitadas por pelo menos duas razões:
Primeiro, os núcleos estão perdendo massa a taxas que não
podem ser sustentadas por muito tempo. Por exemplo, um núcleo esférico
com raio de 5 de km teria uma massa de aproximadamente 4x10^15 kg. Quando
perto do sol, este núcleo poderia perder a quantia de 10 toneladas
de matéria por segundo, assim a vida de sublimação é
de 4x10^11 s = 1000 anos. De qualquer modo, o cometa poderia gastar só
parte de seu material a cada órbita perto do sol, e assim
continuaria ''vivendo'' por mais de 1000 anos, mas estaria simplesmente
impossibilitado de sustentar a perda de massa a 4.5x10^9 idade do sistema
solar. Segundo, os cometas ativos estão debaixo do controle
gravitacional dos planetas e por isso suas órbitas podem sofrer
influencia, principalmente dos gigantes gasosos, e serem modificadas a tal
ponto que um cometa nunca mais retorne ao sistema solar interior e/ou então
se torne um cometa de longo período.
Fontes Consultadas:
Cometas, os vagabundos do espaço - Nelson Travnik - 1985 - Editora
Três - São Paulo/SP - Brasil
Introdução aos Cometas, Vol. II - Ronaldo Rogério de
Freitas Mourão - 2000 - Editora Itatiaia - Belo Horizonte/MG -
Brasil
Universo - 1999 - Abril Cultura - São Paulo/SP - Brasil
Comet Home por Dave Jewitt -
http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/comet.html
http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/index.html
http://www.ifa.hawaii.edu/faculty/jewitt/nucleus.html