Partes de un cometa:
Antecedentes de la ciencia:
La siguiente información proporciona a los maestros algunos datos adicionales sobre los cometas. Los maestros pueden usar esta información como referencia o usar las preguntas para estimular la discusión en clase. Las preguntas de ciencias apoyan las actividades de la lección.
1. ¿Qué es un cometa?
Los cometas son cuerpos pequeños, frágiles, de forma irregular compuestos principalmente de una mezcla de hielo de agua, polvo y compuestos a base de carbono y silicio. Tienen órbitas altamente elípticas que los acercan repetidamente al Sol y luego los empujan al espacio. Los cometas tienen tres partes distintas: un núcleo, un coma y una cola. El núcleo sólido se llama núcleo, que desarrolla un coma con una o más colas cuando un cometa se acerca al Sol. El coma es la nube polvorienta y borrosa que rodea el núcleo de un cometa, y la cola se extiende desde el cometa hacia puntos alejados del Sol. El coma y las colas de un cometa son características transitorias, presentes solo cuando el cometa está cerca del Sol.
2. ¿Cómo se formaron los cometas?
Todo nuestro sistema solar, incluidos los cometas, se formó a partir del colapso de una nube gigante y difusa de gas y polvo hace unos 4.500 millones de años. Cuando la nube comenzó su colapso, estaba girando muy lentamente. Pero la nube comenzó a calentarse y girar más rápido a medida que se encogía, justo cuando los patinadores de hielo giran más rápido al acercar sus brazos al cuerpo. La rotación rápida ayudó a garantizar que no todo el material cayera en el núcleo. En cambio, el material en la nube de giro rápido se extendió en un disco aplanado. Mientras tanto, la temperatura en el núcleo denso y central se estaba calentando. El núcleo eventualmente se volvió tan caliente que encendió la fusión nuclear, creando el Sol. Sin embargo, las regiones externas del disco eran bastante frías. Las bajas temperaturas permitieron que el agua se congelara en los granos de polvo, que crecieron en tamaño para formar grumos. Algunos grupos eventualmente alcanzaron un tamaño de varios kilómetros de diámetro. Los grupos comenzaron a fusionarse, probablemente por colisiones, y formaron los planetas. Abundan muchas teorías sobre cómo estos grupos se convirtieron en planetas. Este tema está a la vanguardia de la investigación científica. Cualesquiera que sean los detalles, los planetas grandes se crearon a partir de la acumulación de cúmulos de materia y gas de la nube circundante. Pero parte de este asunto no se fundió en planetas. En la última década, por ejemplo, los astrónomos descubrieron restos de grumos, llamados planetesimales, en una región más allá de Neptuno, aunque no se formaron grandes planetas más allá de ese planeta. Estos cuerpos forman un cinturón externo de asteroides en el borde del sistema solar, llamado cinturón Edgeworth-Kuiper, llamado así por los científicos que propusieron su existencia en la década de 1950. Cálculos recientes muestran que este cinturón de Kuiper rico en asteroides (como se lo conoce ahora) es probablemente la fuente de la mayoría de los cometas de período corto, como el cometa Halley, que orbita el Sol cada 76 años.
3. ¿Por qué los cometas tienen colas?
La cola de un cometa es su característica más distintiva. A medida que se acerca al Sol, desarrolla una enorme cola de material luminoso que se extiende a millones de kilómetros del Sol. Cuando está lejos del Sol, el núcleo de un cometa está muy frío y su material está congelado. El hielo de agua, así como otros compuestos como el dióxido de carbono y el monóxido de carbono, se pueden encontrar en el núcleo. Este núcleo helado cambia radicalmente cuando un cometa se acerca al Sol. El viento solar intenso del Sol transforma el núcleo sólido directamente en vapor, pasando por alto la fase líquida. Este proceso se llama sublimación. El vapor ayuda a agitar las cosas en el núcleo, forzando al núcleo a formar una mezcla de gas y polvo a su alrededor, llamada coma. Allí, la luz del sol y el viento solar interactúan con los ingredientes, creando las colas. Los ingredientes en coma determinan los tipos y el número de colas. Algunos cometas pueden parecer no tener colas, pero realmente lo hacen. Ellos son simplemente muy débiles. Los científicos pueden identificar estas colas mediante el uso de filtros especiales que son sensibles al polvo o las emisiones de gases. Otros cometas, como Hale-Bopp, que se pudo ver desde la Tierra en 1997, tienen colas muy prominentes. Aunque las colas de Hale-Bopp se podían ver visiblemente desde la Tierra, los científicos que usaban cámaras sensibles identificaron una estructura de cola mucho más complicada. Una de estas imágenes reveló una cola de polvo larga y curva. Otras imágenes mostraron colas de iones de polvo y gas. Incluso había una imagen de una cola de polvo y dos colas de iones de gas. Las diferentes colas proporcionan a los científicos información importante sobre la química interna y la estructura del núcleo de un cometa.
4. ¿Cuáles son los tipos de colas de cometas?
Hay dos tipos de colas de cometa: el polvo y el ion de gas. Una cola de polvo, que generalmente es amarilla, contiene partículas sólidas pequeñas que son aproximadamente del mismo tamaño que las que se encuentran en el humo del cigarrillo. Esta cola se forma porque la luz solar actúa sobre estas pequeñas partículas, alejándolas suavemente del núcleo del cometa. . Debido a que la presión de la luz solar es relativamente débil, las partículas de polvo terminan formando una cola difusa y curva. Una cola de iones de gas, que generalmente es azul, se forma cuando la luz ultravioleta del sol rasga uno o más electrones de los átomos de gas en estado de coma convirtiéndolos en iones (un proceso llamado ionización). Un viento solar lleva estos iones directamente hacia afuera del Sol. La cola resultante es más recta y más estrecha. Ambos tipos de colas pueden extenderse millones de kilómetros al espacio. Cuando un cometa se aleja del Sol, su cola se disipa, su coma desaparece y la materia contenida en su núcleo se congela y forma un material parecido a una roca. Recientes observaciones del brillante cometa Hale-Bopp señalaron una cola hecha de sodio (Na), un pariente de la cola de iones de gas. Esta cola se forma cuando la luz solar empuja a los átomos de sodio liberados del núcleo.
5. ¿Cuál es la diferencia entre un meteoro, un meteorito, un meteorito, un asteroide y un cometa?
La mayoría de nosotros probablemente haya visto meteoros o estrellas fugaces. Un meteoro es el destello de luz que vemos en el cielo nocturno causado por la fricción de un meteoroide que pasa a través de nuestra atmósfera. Un meteoroide es un trozo interplanetario de materia de menos de un kilómetro y con frecuencia de milímetros de tamaño. (Tenga en cuenta que el término “meteoro” se refiere al destello de luz causado por el meteoroide, no el meteoroide mismo.) La mayoría de los meteoroides que entran a la atmósfera de la Tierra son tan pequeños que se evaporan por completo y nunca llegan a la superficie del planeta. Si cualquier parte de un meteoroide sobrevive a la caída a través de la atmósfera y aterriza en la Tierra, se llama meteorito. Aunque la gran mayoría de los meteoritos son muy pequeños, su tamaño puede variar desde aproximadamente una fracción de un gramo (del tamaño de un guijarro) hasta 100 kilogramos o más (el tamaño de una enorme roca que destruye la Tierra). Los asteroides generalmente son trozos de roca más grandes que provienen del cinturón de asteroides ubicado entre las órbitas de Marte y Júpiter. Los cometas son objetos similares a asteroides cubiertos de hielo, metano, amoníaco y otros compuestos que forman un coma y, a veces, una cola visible cuando orbitan cerca del sol. A medida que un cometa viaja a través del sistema solar, deja pequeñas partículas a su paso. Si la órbita de la Tierra se cruza con esta “estela” de partículas, vemos una lluvia de meteoritos cuando las partículas caen a través de la atmósfera de la Tierra.
6. ¿De dónde vienen los cometas?
Los cometas se encuentran en dos regiones principales del cosmos: el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. Los cometas de período corto, cometas que frecuentemente regresan al sistema solar, probablemente se originan en un área llamada cinturón de Kuiper. Este cinturón está ubicado dentro del plano eclíptico del sistema solar, más allá de la órbita de Neptuno. Los astrónomos encontraron el primer objeto en el cinturón de Kuiper en 1992. Desde ese descubrimiento se han descubierto muchos objetos dentro de esa región. Estos objetos suelen ser pequeños en comparación con los planetas. Su tamaño varía de 10 a 100 kilómetros de diámetro. El diámetro de la Tierra, por ejemplo, es de 14,000 kilómetros. El Telescopio Espacial Hubble puede haber detectado una población de pequeños cometas que habitan en esta región en el espacio. Con base en las observaciones de Hubble, los astrónomos estiman que este cinturón contiene al menos 200 millones de cometas, que se cree que han permanecido esencialmente sin cambios desde el nacimiento del sistema solar hace 4.500 millones de años. Se cree que los cometas de período largo emanan de una gran nube esférica de cuerpos congelados llamada nube de Oort, llamada así por el astrónomo holandés Jan Hendrik Oort. Esta nube de cometas, que también orbita al Sol, reside en la región más lejana del sistema solar, más allá de Neptuno y Plutón. Los objetos en la nube de Oort están formados por materia como amoniaco congelado (), metano (), cianógeno (), hielo de agua () y roca. Ocasionalmente, una perturbación gravitacional causada por una estrella que pasa o una nube interestelar hace que uno de estos cuerpos en la nube de Oort comience un viaje hacia el sistema solar interior, donde hace una cita pasajera con nuestro Sol.
7. ¿Qué camino siguen los cometas a través del sistema solar?
Los planetas tienen órbitas casi circulares, mientras que los cometas tienen trayectorias alargadas alrededor del Sol. Un cometa está en afelio cuando su órbita está más alejada del Sol. Está en el perihelio cuando está más cerca del sol. Debido a los efectos gravitacionales, un cometa viajará más rápido en el perihelio y se ralentizará a medida que se acerca al afelio. Los cometas se pueden clasificar por su período orbital: es decir, el tiempo que les toma hacer un viaje completo alrededor del sol. Los cometas con períodos orbitales cortos e intermedios, como el cometa Halley, cuyo período orbital es de 76 años, pasan la mayor parte de su tiempo entre Plutón y el sol. Estos cometas comenzaron como asteroides en el cinturón de Kuiper, pero un “empuje” gravitatorio de los planetas, especialmente Júpiter, los acercó más al Sol. Algunos de sus períodos orbitales son más cortos que 200 años. El cometa Shoemaker-Levy 9 es un ejemplo de un cometa que ha sido radicalmente perturbado por los efectos gravitacionales de Júpiter. Un cometa de período largo tendrá un período orbital de más de 200 años. Hale-Bopp, por ejemplo, completa una órbita cada 2.400 años. Hale-Bopp una vez completó una órbita cada 4.000 años, pero durante su última visita al sistema solar interior, el cometa pasó tan cerca de Júpiter que la fuerza gravitacional del planeta alteró su órbita. Los científicos piensan que este tipo de cometa pasa la mayor parte del tiempo en la nube de Oort, en el extremo más alejado de nuestro sistema solar.
Palabras del científico:
Mi fascinación por las estrellas comenzó en tercer grado, si no antes. Si bien muchas personas comparten esta fascinación y encuentran consuelo e inspiración en las estrellas, mi reacción inmediata fue “¡Está bien! ¿Me pregunto de dónde vienen?” Recuerdo haber leído todos los libros sobre astronomía en la biblioteca de mi escuela antes de llegar al cuarto grado; solo había dos o tres. Los telescopios también me fascinaban, pero me decepcionó la vista que se veía a través de ellos, que a menudo era confusa. A través de un telescopio, las estrellas parecían estrellas, pequeños puntos de luz. Pero los planetas, ¡ah! Nunca olvidaré mi primera visión de Saturno, colgando allí como una pequeña modelo perfecta. Ver las estaciones de Marte me enseñó sobre la paciencia y los patrones climáticos globales. Por ejemplo, en el invierno marciano, la capa de hielo de Marte puede cubrir la mayor parte de un hemisferio.
Ahora casi nunca utilizo un telescopio por placer. Tengo algunos binoculares y me encanta vagar por la Vía Láctea en las noches oscuras. Pero mirar imágenes tomadas con un telescopio puede darme la misma sensación de asombro. El tamaño de una imagen tomada con el Telescopio Espacial Hubble cubre la misma cantidad de cielo que el oculto por un grano de arena mantenido a la distancia de un brazo. Sin embargo, como muestra la imagen del Hubble Deep Field, ese pequeño pedazo de cielo contiene cientos de galaxias como la nuestra, o incluso más grande. Me hace preguntarme de dónde vienen todos.