Supporto a Comet Interceptor

Una cometa è un piccolo corpo ghiacciato del Sistema Solare che, passando in prossimità del Sole, si riscalda e inizia a rilasciare gas nello spazio circostante, un processo chiamato degassamento. Si produce così un’atmosfera visibile o coma, e talvolta anche una o più code. I nuclei cometari sono corpi solidi molto scuri, per lo più in orbita molto ellittica attorno al Sole, hanno dimensioni comprese fra 1 e 10 km e una composizione mista di ghiaccio d’acqua e roccia che li porta ad avere una densità media dell’ordine di 0,5-1,0 g/cm³. Rispetto ai pianeti del Sistema Solare i nuclei cometari sono dei corpi molto piccoli. Di solito i nuclei diventano 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 dal Sole (420 milioni di km). A questa distanza eliocentrica un nucleo cometario raggiunge una temperatura superficiale di circa -100 °C, inizia la sublimazione del ghiaccio d’acqua 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 aumenterà fino a raggiungere un massimo attorno al perielio (punto dell’orbita più vicino al Sole), per poi diminuire quando il nucleo si allontana dalla nostra stella. Avvicinandosi ancora di più al Sole l’interazione della chioma con la radiazione e il vento solare forma, in direzione approssimativamente opposta al Sole, la coda di polveri e quella di ioni (o plasma) della cometa. Queste code hanno lunghezze dell’ordine, rispettivamente, di 10 e 100 milioni di km. La coda di polveri ha un caratteristico colore giallastro perché diffonde la radiazione solare, quella di ioni ha un colore bluastro o verdastro a seconda delle specie molecolari responsabili dell’emissione di fluorescenza. Come si vede, nuclei di dimensioni modeste possono creare le strutture più grandi, anche se molto rarefatte, osservabili nel Sistema Solare. Questo semplice quadro non è esaustivo: 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). Questi ultimi 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.

Comet Interceptor (CI), è una missione dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), in collaborazione con la giapponese JAXA, attualmente in fase di progettazione (il lancio è previsto nel 2028). L’ESA in passato ha già lanciato le missioni Giotto e Rosetta per lo studio delle comete Halley  e 67P/Churyumov-Gerasimenko, ma si trattava di comete ben note e relativamente evolute, con spessi strati di polvere sulla superficie che isolano i materiali volatili che si trovano all’interno. Rispetto a Giotto e Rosetta, CI presenta delle importanti novità. In primo luogo l’obbiettivo della missione non sarà una cometa periodica, ma una cometa dinamicamente nuova o DNC (Dynamically-New Comet), oppure – ancora meglio – una nuova cometa interstellare simile alla 2I/Borisov.

Il target della CI sarà una cometa che proverrà direttamente dalla nube di Oort (o dallo spazio interstellare), senza avere mai interagito con i pianeti del Sistema Solare: si tratterà quindi di una cometa incontaminata, con ghiaccio e volatili superficiali che risalgono direttamente alla formazione del Sistema Solare. Queste comete vengono solitamente individuate con poco anticipo rispetto al tempo del passaggio al perielio, senza lasciare il tempo di pianificare e lanciare una missione spaziale ad hoc. Per questo motivo il lancio di CI avverrà in anticipo rispetto all’individuazione del target: la missione avrà come destinazione provvisoria il Punto di Lagrange L2 del sistema Sole-Terra, che si trova a circa 1,5 milioni di chilometri “dietro” la Terra vista dal Sole. Qui la sonda resterà in attesa fino al flyby verso la prima DNC adatta.

Qualora non fosse possibile raggiungere una cometa DNC, la missione potrà essere reindirizzata verso una cometa già nota. La missione Comet Interceptor non sarà costituita da un’unica sonda, al contrario è composta da ben tre veicoli spaziali. I tre moduli viaggeranno insieme e si separeranno solo poche settimane prima di incontrare la cometa. Ogni modulo sarà dotato di un carico utile scientifico complementare agli altri, in modo da fornire diverse prospettive del nucleo e della chioma di gas, polveri e plasma. Considerato il parcheggio in L2, CI farà il flyby con il target quando si troverà a circa 1 UA dal Sole e sul piano dell’Eclittica, quindi non tutte le DNC sono adatte, dipenderà fortemente dall’orbita percorsa. Presumibilmente il flyby avverrà a velocità relative elevate (comprese fra 20 e 80 km/s), quindi il tempo a disposizione per l’analisi della cometa sarà limitato, un po’ come è successo alla missione Giotto durante lo storico flyby con la cometa di Halley, avvenuto il 13 marzo 1986. Proprio come la Giotto, le sonde avranno degli scudi per schermarle dagli impatti ad alta velocità con le particelle di polvere della chioma.

Il contributo di OAS a Comet Interceptor

In OAS vengono fatte osservazioni ottiche di comete non-periodiche (potenzialmente simili ai futuri target di Comet Interceptor) usando il telescopio “Cassini” della stazione di Loiano. Le osservazioni sono in supporto al gruppo italiano di Comet Interceptor e in sinergia con osservazioni spettroscopiche che vengono condotte al Telescopio Nazionale Galileo (TNG). Lo scopo principale delle osservazioni in OAS è misurare il tasso di emissioni di polvere delle comete remote nello spazio, in modo da studiare come evolve l’attività delle comete passando da 10 AU a 1 AU dal Sole. Questi dati sono importanti, infatti Comet Interceptor sarà progettata per sopportare un’attività cometaria come quella della cometa di Halley ed è fondamentale poter conoscere in anticipo come evolverà l’attività della DNC target della missione. Da qui l’importanza di osservare l’attività cometaria durante il passaggio dalla sublimazione del monossido e biossido di carbonio a quella dell’acqua, ossia osservare quello che accade alla cometa mentre attraversa la linea della neve.