El cometa Harrington se rompe

Si hiciera falta otra prueba del creciente nivel de los observadores cometarios españoles esa se ha proporcionado con el descubrimiento de la rotura del cometa 51P/Harrington y la confirmación de esta rotura también por observadores españoles. Aunque no es inusual observar la rotura de un cometa, es poca corriente que tal descubrimiento se realiza por un astrónomo aficionado. Las circunstancias de la rotura y el comportamiento del cometa son inusuales.

Introducción

Hace ya casi 50 años que el astrónomo estadounidense Fred Whipple propuso la existencia de un núcleo sólido en el centro de los cometas. Aunque suena raro ya pensar que los astrónomos de principios del siglo 20 contemplaban seriamente que los cometas podrían no tener esa fuente invisible de los gases y del polvo que observamos, la existencia del núcleo no fue universalmente aceptado hasta los años ’80. De hecho, una de las principales misiones de la sonda Giotto fue precisamente confirmar la existencia del núcleo del cometa Halley y, por extensión, el de todos los cometas.

Whipple, ya aproximándose a los 90 años de edad, sigue activo. Su idea fue que el núcleo de los cometas es una especie de hielo sucio, una mezcla de agua, gases congelados y polvo. Este núcleo formaría un bloque sólido en el centro del cometa y su sublimación progresiva sería la fuente de la actividad de los cometas cuando se aproximan al sol. Una razón por creer que el núcleo era bastante sólido fue la observación que algunos cometas pueden casi rozar la superficie (fotosfera) solar sin sufrir percance visible.

No fue hasta finales de los años ’80 que la opinión empezó a cambiarse. Cuando Whipple propuso su idea la fragmentación de los cometas fue un fenómeno conocido, pero muy poca corriente. En 1846, por asombro de los astrónomos, el cometa Biela se había partido en dos y los dos fragmentos regresaron juntos en 1852 formando un sistema doble. Aunque hoy en día se reconocen varios casos más de probables roturas de cometas solo uno se hizo bien conocido e incluso este no se creía de todo. En septiembre de 1882 el cometa Wells pasó por el perihelio manteniéndose visible aunque solo medio grado del borde del disco solar. El día 18 el cometa dio la vuelta al sol y el día 30 llegaron los primeros informes de un núcleo doble. Rápidamente los observadores empezaron a registrar cuatro o cinco condensaciones cerca del núcleo. Sin embargo, lo más curioso fue un episodio protagonizado por Edward Emerson Barnard durante la madrugada del día 9 de octubre.

Barnard trabajaba en una pequeña tienda de fotografía en Nashville (Tennesee). Este empleo le permitió el lujo de comprarse una casa, pero pagar la hipoteca resultó ser duro y difícil. Más de una vez el premio de $200 en metálico ofrecido para cada descubrimiento de un cometa en los Estados Unidos le permitió salvar su casa del banco cuando una demanda de pago le llegó sin tener los medios de cubrirla. Barnard comenta que la noche del 8 al 9 de octubre se acostó tarde y puso el despertador para permitir unas pocas horas de sueño antes de levantarse e intentar localizar otro cometa para pagar un plazo pendiente. Mientras dormía inquieto con sus preocupaciones tuvo un sueño que el cometa estaba lleno de cometas de todos tipos y que los recogía uno tras otro hasta que el despertador acabó con la visión. Al levantarse, observando el cielo cerca del cometa Wells, aún un objeto brillante, vio asombrado como un cometa brillante la mitad del diámetro de la luna le entró en el campo del telescopio. Tras unos minutos le apareció otro, y otro, yo otro... A unos 6 grados al sudoeste del cometa Wells Barnard localizó 6 ó 8 pequeños cometas hasta que el avance del amanecer le obligó a parar. Barnard envió un aviso por telegrama de su hallazgo a Lewis Swift, pero inicialmente no fue creído (luego Barnard comentó que a $200 por cometa tal vez creían que había vuelto loco en su desesperación a recaudar fondos).

Pese a los sucesos como la rotura del cometa Biela y de Wells, pocas personas creyeron que los cometas se podrían romper a menudo. No obstante, en los años ’70 y ’80 había una creciente evidencia de precisamente eso con la rotura de varios cometas importantes como el Ikeya-Seki en 1965 y el West en 1976. Al reconocer que la rotura de los cometas era un fenómeno relativamente común, la idea de un núcleo sólido se revisó. Varios modelos se propusieron que lejos de ser sólido que el núcleo es más bien un conglomerado suelto de bloques unidos por un "pegamento" de hielo. La rotura de los cometas puede entenderse fácilmente como la separación de uno de estos bloques de la masa principal.

Tanto en el cometa Halley como en el Borrelly se ve que el núcleo es muy alargado e irregular. En ambos casos se espera que este puede partirse en el futuro, aunque se estima que el Borrelly puede tardar 10 000 años en romperse. Esas observaciones directas simplemente ayudan a demostrar que la rotura de los cometas es un fenómeno común.

Cometa 51P/Harrington

El estadounidense Robert Harrington descubrió ese cometa el 14 de agosto de 1953 en una placa del registro del cielo de Monte Palomar realizada con el famoso Schmidt de 1.2-m. El cometa tenía magnitud 15.5 y llegó a desarrollar una cola de 3 minutos de largo.

Brian Marsden calculó una órbita definitiva del cometa en 1957. Su distancia del perihelio es de 1.69UA y, por tanto, siempre es exterior al planeta Marte aunque desde entonces está distancia se ha reducido significativamente. Marsden dio una predicción bastante exacta de su próximo retorno por el perihelio. Pese a no pasar de la magnitud 19 Elizabeth Roemer pudo recuperar el cometa en 1960 confirmando su período de 6.97 años. En 1967 y 1974 el cometa estaba mal posicionado en el cielo y no se recuperó. En 1980, sin embargo, se detectó desde Perth (Australia), de nuevo cerca de magnitud 19 y solo observable durante un mes hasta perderse en el crepúsculo dos meses y medio antes del perihelio. Desde entonces se ha visto en sus tres retornos posteriores en 1987, 1994 y el actual de 2001.

En 1994 Jim Scotti informó que había detectado dos núcleos compañeros al cometa en imágenes realizadas con el telescopio Spacewatch el 4 de octubre de aquel año. Los dos sub-núcleos, denominados "b" y "c" estuvieron muy juntos pero a 23 minutos de distancia del núcleo principal y, por tanto, evidentemente el resultado de una fragmentación que tuvo lugar mucho antes. Aunque el cometa principal tuvo magnitud 12.8, los dos compañeros eran muy débiles, con magnitudes de 21.3 y 20.2 respectivamente demostrando que solo fueron astillas del núcleo principal.

El cometa Harrington en 2001

El retorno del cometa en 2001 ha sido relativamente favorable. Se preveía el paso por el perihelio el 5 de junio a 1.568UA del sol, con una magnitud máxima en torno a 15 aunque el cometa no podría observarse hasta pasado el perihelio al encontrarse detrás del sol en el cielo.

Al igual que en 1994 el cometa Harrington llegó a desarrollar una cola significativa como vemos en la imagen de Pepe Manteca correspondiente al 17 de agosto.

Imagen del 51P/Harrington realizada por Pepe Manteca (Begues), el 17 de agosto de 2001 con un reflector de 25-cm y una CCD MX-916.

Comparamos la imagen de agosto con otra de septiembre y vemos que se producía un cambio importante en el cometa. Es evidente que el cometa ha incrementado bastante en brillo aunque ya apenas se aprecia la cola.

Imagen del 51P/Harrington realizada por Pepe Manteca (Begues), el 24 de septiembre de 2001 con un reflector de 25-cm y una CCD MX-916. Se aprecia que el cometa es mucho más brillante que en agosto y tal vez alargado.

Cuando miramos la curva de luz vemos que por esta fecha parece que el cometa se incrementó bastante en brillo aunque hay tan pocas observaciones que siempre queda la duda.

Curva de luz de la región central del 51P/Harrington realizada partir de las observaciones de Pepe Manteca.

En octubre ya se puede notar que el núcleo del cometa se ha partido en dos. Esa rotura coincidió probablemente con el aumento en brillo en septiembre. La rotura se aprecia en una imagen de Pepe Manteca del día 19 de octubre y también en una imagen de Diego Rodríguez del día 24 del mismo mes.

Imagen del 51P/Harrington realizada por Pepe Manteca (Begues), el 19 de octubre de 2001 con un reflector de 30-cm y una CCD ST-9E. Se puede distinguir dos núcleos.

Aunque la rotura es obvia una vez que sabes que mirar, en las imágenes de octubre es fácil creer que el segundo núcleo se trata de una estrella cercana al núcleo del cometa. Por eso, solo se reconoció a principios de diciembre. El 5 de diciembre Pepe Manteca realizó un seguimiento largo del cometa, realizando 24 imágenes las cuales combinó para dar una animación de su movimiento. En esta animación es evidente que el cometa consiste de dos núcleos que se mueven juntos. Si no se hubiera realizado esta animación es probable que se habría tardado mucho más en reconocer la rotura y tal vez hasta se habría pasado desapercibida. La rotura se anunció en el Circular del IAU número 7769 dónde se publicó la confirmación del mismo por parte de Rafael Ferrando y por Ramón Naves y Montse Campàs.

Durante unos días el cometa se convirtió en un objeto observado desde todos lugares del mundo. Incluso el Telescopio Gemini Sur de 8.2-m fue utilizado para observar y estudiar el suceso.

Imagen del 51P/Harrington realizada por Salvador Sánchez y Juan Rodríguez (Observatorio Astronómico de Mallorca) el 6 de diciembre de 2001 con un reflector de 30-cm y una CCD FLITK sin filtro.

Imagen del 51P/Harrington realizada desde el Observatorio del Remanzacco (Italia) el 7 de diciembre de 2001 con un reflector de 45-cm y una CCD ST-6V tras el anuncio de la rotura.

Imagen en falso color del 51P/Harrington realizada desde el Observatorio de CAST (Talmassons, Italia) por Rolando Ligustri el 9 de diciembre de 2001 con un reflector de 20-cm.

Acompañando al texto hay algunas de las mejores de las imágenes realizadas por observadores de cometas españoles.

Imagen del 51P/Harrington realizada por Ramón Naves y Montse Campàs (Observatorio de Moncabrer Cabrils) el 11 de diciembre de 2001 con un reflector de 25-cm y una CCD MX-916 sin filtro. En esta ampliación se aprecia claramente la separación de los dos núcleos.

Imagen del 51P/Harrington realizada por Steve Cox (Arkansas, EE.UU). Suma de 10 exposiciones de 30 segundos, sin filtro. LX-200,12", f/10,W/416 CCD.

Siguiendo la rotura

Analizando las observaciones presentadas inmediatamente después del anuncio de Pepe Manteca el estadounidense de origen checo Zdenek Sekanina anunció que la rotura pareció haber tenido lugar el 5.6 de septiembre (o sea, a las 14:30TU del día 5). Sin embargo, enseguida aparecieron las observaciones anteriores de la rotura que datan de octubre. Esas muestran que de octubre a diciembre los dos núcleos se separaron muy lentamente, con una velocidad media de separación de 77km por día ó 0.86 metros por segundo mostrando que la rotura fue muy poco violenta.

El IAU ha denominado a los dos núcleos "a" y "d" (los dos que se separaron en 1994 fueron "b" y "c"). De los dos "a", el núcleo original, es ligeramente el más brillante de los dos. Vemos la curva de luz de los dos núcleos abajo. En promedio "a" tiene magnitud 16.62 y "d" 16.71, lo cual indica que son casi iguales en tamaño.

Curva de luz de los núcleos "a" y "d" del 51P/Harrington realizada a partir de observaciones de Pepe Manteca, Ramón Naves y Montse Campàs, Rolando Ligustri, Rafael Ferrando y Diego Rodríguez.

El cometa se está debilitando rápidamente con el aumento en su distancia del sol.

Las imágenes permitan medir la separación exacta de los dos núcleos y de ahí la fecha de la rotura. Sin embargo, lo que no se aprecia fácilmente de las imágenes es la enorme dificultad para medir con precisión su separación cuando apenas es de 3 ó 4 pixeles. Una consecuencia de eso es que hay bastantes medidas que parecen ser "malas".

Los resultados muestran que el incremento de distancia entre los dos fragmentos es muy lento – solo se incrementa en 1 segundo de arco cada 17 días.

La separación de los núcleos "a" y "d" del 51P/Harrington en segundos de arco calculada a partir de las observaciones de Pepe Manteca, Ramón Naves y Montse Campàs, Rolando Ligustri, Rafael Ferrando y Diego Rodríguez.

Esos valores nos permiten calcular la separación aparente de los dos núcleos (es "aparente" ya que no sepamos la orientación y puede ser que el núcleo "d" realmente está casi detrás del "a").

La separación de los núcleos "a" y "d" del 51P/Harrington en kilómetros calculada a partir de las observaciones de Pepe Manteca (estación 170 del IAU), Ramón Naves y Montse Campàs (estación 213), Rolando Ligustri (estación 235), Diego Rodríguez (estación 458) y Rafael Ferrando (estación 941).

Si calculamos hacia atrás vemos que la separación actual tan lenta de los núcleos supone que el cometa se rompió no más tarde que mediados de julio. Esta fecha es inconsistente tanto con los cálculos de Sekanina a base de la órbita de los dos fragmentos como con la fecha aparente del estallido de la curva de luz.

Es evidente que los dos fragmentos se separaron más rápidamente en el pasado. Eso no significa que la expansión se está frenando sino que es una consecuencia de la perspectiva cambiante – ya no vemos los dos fragmentos desde la misma perspectiva que en septiembre sino que ya los vemos desde un ángulo más cerrado.

Se aprecia que por razones de este efecto de perspectiva la rapidez inicial de la separación fue mucho mayor que ahora.

La separación de los núcleos "a" y "d" del 51P/Harrington en kilómetros calculada a partir de las observaciones descritas en el texto. La curva trazada teóricamente da el momento exacto de la rotura original de los fragmentos.

Calculamos que la rotura tuvo lugar el 29.8 de agosto (las 20:00TU del día 29). Esta fecha es aproximadamente una semana antes del valor calculado por Sekanina, pero se basa en datos que cubran un mayor rango de fechas y, por tanto, debe ser más precisa.

Algunos misterios

Parece que el cometa 51p/Harrington se rompió en dos fragmentos de tamaño aproximadamente iguales a finales de agosto de 2001. Sin embargo, hay unos datos inconsistentes. Vemos que el cometa tuvo un estallido en brillo en septiembre que corresponde con la fecha calculada de la rotura, pero este estallido fue relativamente pequeño y de poca duración. Si el cometa ha sufrido una rotura considerable se debe esperar un estallido más espectacular. ¿Por qué no se vio?

Del mismo modo, uno espera que una rotura importante expondría unos hielos frescos del interior del núcleo que deberían reavivar la actividad del cometa durante al menos meses y probablemente durante años pero, por lo que se puede apreciar, tampoco parece haber sucedido.

Conclusiones

Las observaciones del cometa 51P/Harrington muestran el gran nivel de los observadores cometarios españoles y sus colaboradores. También muestran el valor del seguimiento sistemático de los cometas por los aficionados. Las observaciones españolas de ese cometa y su rotura son las más completas que existen en el mundo.