Tempel 1: crónica del impacto

Javier Licandro / 13-07-2005

Lunes 4 de Julio: se acerca la madrugada y, tras una tensa noche de observación del cometa 9P/Tempel 1, el grupo de astrofísicos que estábamos en el Observatorio Roque de los Muchachos (ORM), en la isla de La Palma (Tenerife), realizando las observaciones de apoyo a la misión espacial Deep Impact (Impacto Profundo) acudimos a la sala de reuniones. Comenzaba la teleconferencia que mantendría a los mayores observatorios del mundo conectados entre sí y con el centro de la misión en el Jet Propulsion Laboratory (Laboratorio de Propulsión a Chorro). Intercambiamos los resultados de las últimas observaciones del cometa previas al impacto, recibimos en directo los primeros datos provenientes de la nave, y accedimos a las primeras observaciones post impacto realizadas en Hawaii.

Esa noche, los integrantes del grupo de Sistema Solar del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Miquel Serra Ricart y Julia de León Cruz (IAC), Noemí Pinilla Alonso (FGG & TNG) y quien suscribe, Javier Licandro (ING & IAC), junto con la astrofísica italiana Mª Teresa Capria (INAF), habíamos obtenido las observaciones pre-impacto que servirían de base para estudiar los efectos del experimento en la coma del Tempel.

Se utilizaron tres de los mayores telescopios del observatorio: el 4,2 m. William Herschell Telescope (WHT), el 3,6 m. Telescopio Nazionale Galileo (TNG), y el 2,5 m. Nordic Optical Telecope (NOT). Obtuvimos imágenes y espectros en el visible e infrarrojo, en alta y baja resolución. Al mismo tiempo, en Calar Alto (Andalucía), Luisa María Lara Lopez (IAA), co-investigadora del proyecto y colaboradora habitual de nuestro grupo, seguía el cometa con un telescopio de 2,2 m. Otro de nuestros co-investigadores, el astrofísico italiano Gian Paolo Tozzi (INAF), hacía lo propio desde La Silla (Chile). Los observatorios españoles jugaron un papel fundamental en el seguimiento del experimento tanto en los meses anteriores como en los momentos inmediatos y posteriores al impacto, pero a la hora del mismo el cometa estaba por debajo del horizonte canario, e incluso del chileno. Era el momento de los astrónomos en Hawaii.

Tras informar sobre los datos obtenidos, asistimos en directo a la confirmación del impacto y la llegada de las primeras imágenes de la sonda. Fueron dos de los momentos más emocionantes de mi carrera. Formábamos parte de un experimento que supondría un salto enorme en el avance de la astrofísica del Sistema Solar. La sonda había finalmente penetrado en el manto de polvo del cometa y había que estudiar sus efectos.

Los cometas son cuerpos de unos pocos kilómetros de diámetro compuestos de hielo y polvo. Se trata de residuos de la formación del Sistema Solar, de trozos de los primeros planetesimales originados en la región de los planetas gigantes. No se debe pensar en ellos como en bloques de hielo, sino más bien como en grandes copos de nieve sucia. Cuando se acercan al Sol, su temperatura superficial aumenta mucho, lo que provoca que el hielo sublime y arrastre consigo parte del polvo. Una fracción de éste, sobre todo las partículas de mayor tamaño, permanece depositada en la superficie. Con el tiempo, se forma una capa de polvo fino, como talco, que actúa como aislante para el hielo sin modificar que queda debajo. De hecho, este manto puede incluso desactivar el cometa si éste no experimenta grandes modificaciones en su órbita durante un tiempo prolongado. Averiguar cómo es ese manto y el hielo subyacente es útil para conocer la estructura y composición del cometa (y de los granos de polvo interestelar que lo originaron).

Lejos de ser el final de un experimento exitoso, el impacto del proyectil en el Tempel 1 supuso el comienzo de arduas noches de observación y reducción de datos para los astrofísicos involucrados en el proyecto. Las primeras imágenes de la misión, tomadas por el proyectil durante el acercamiento al cometa, mostraban detalles de su superficie. Las de la nave que hacía el sobrevuelo reflejaban, en cambio, los primeros efectos del impacto: un flash de luz y material eyectado por el mismo.

Con el paso las horas, los colegas en Hawaii empezaron a enviar las primeras noticias sobres sus observaciones: el brillo se había incrementado entre dos y cinco veces en la coma interior, mientras que una mirada preliminar a los espectros indicaba un aumento notable en el continuo, aunque no en las bandas de emisión gaseosa. Al parecer, una nube de polvo se habría producido a causa del impacto, aunque poco más se pudo inferir del primer análisis de las observaciones en Tierra. Mientras que buena parte de nuestro equipo se fue a descansar, Miquel Serra-Ricart y yo nos quedamos a atender a la prensa. No sería hasta el mediodía que iríamos a dormir tras una larga e intensa jornada.

La puesta de Sol nos cogió a todos a pie de telescopio. Las primeras imágenes en el infrarrojo tomadas con el WHT mostraban claramente la evolución de una nube de polvo que se extendía hasta unos 18.000 km del cometa en dirección sudoeste (Imagen 1). Sabíamos que se trataba de polvo porque las bandas de emisión gaseosa de las comas cometarias en esa región son muy débiles.

Los espectros infrarrojos tomados con el espectrógrafo LIRIS, entre 0,8 y 2,5 micras, confirmarían que sólo había una pequeña emisión debida al CN a 1,1 micras, muy débil. Los espectros en el visible (que va de 0,35 a 0,8 micras) tomados en los días anteriores en el TNG y el NOT mostraban intensas bandas moleculares en la coma del cometa de CN, C2, C3, NH2 y O2. Un primer análisis de los espectros, a falta de una calibración completa, indicaba que el incremento del continuo era de un factor 2, mientras que las bandas de emisión molecular no eran sustancialmente más intensas que las observadas el día anterior.

El polvo que hay en la cola de los cometas está iluminado por la luz solar, de hecho se le ve porque la refleja en todas las longitudes de onda. El gas de la coma cometaria es producto de la sublimación de moléculas volátiles en la superficie del núcleo. Las partículas que de él se desprenden, una vez en el vacío e irradiadas por una gran cantidad de radiación solar de alta energía, sufren procesos físico-químicos (fotodisociación, fotoionización) que las descomponen de forma sucesiva en nuevas moléculas. Éstas emiten luz en determinadas regiones (bandas) del espectro electromagnético, lo que permite determinar, entre otras cosas, las abundancias de cada una.

Una primera ojeada a nuestros datos indicaba claramente que el impacto había producido una nube extensa de polvo, pero que no había penetrado lo suficiente como para hacer volar una parte del manto exterior de modo que quedara a la intemperie una fracción notable del hielo fresco del interior del cometa. El análisis de las imágenes del NOT permitió visualizar parte de la distribución de la nube de polvo (Imagen 2) y constatar que la emisión no había sido homogénea: mientras que las estructuras en forma de chorro detectadas las noches anteriores seguían allí, había muchas nuevas y mas intensas al sudoeste del cometa. El filtrado de la imagen determinó la presencia de una estructura curva en forma de capa: el borde exterior de la nube de polvo, que apareció también en las imágenes tomadas los días posteriores al impacto. El estudio comparado de todas ellas permitirá conocer la dinámica del polvo eyectado y, con ello, propiedades como la distribución de tamaños y velocidades de eyección. Sólo quince horas después del impacto, los resultados desde Tierra eran espectaculares. Las primeras contribuciones del ORM se encuentran en la página web de la misión.

El análisis inicial de las observaciones realizadas tras el impacto muestra cómo la nube de polvo se ha dispersado en la coma del cometa, que ha regresado a un estado similar al de antes de la colisión. No obstante, algunas de las estructuras creadas, en especial un débil chorro de polvo en la dirección del producido por el impacto, permanecen, lo que podría indicar que el cráter ha generado una pequeña zona activa en la superficie. Esperamos que el análisis detallado del resto de las imágenes, y en particular de los espectros, confirme este último punto.

Durante nueve noches hemos observado de forma continua el 9P/Tempel 1 (siete de ellas tras el evento), en unas condiciones excelentes (noches fotométricas, seeing entre 0,4-1,0”). Los datos obtenidos muestran al cometa en momentos donde sólo era visible en Canarias, lo cual ha resultado fundamental para el seguimiento del experimento y sus consecuencias. Sólo unas horas antes de escribir estas líneas hemos tomados nuestras últimas imágenes. El cansancio acumulado en las largas jornadas casi sin dormir ha valido la pena.

Aún queda mucho por hacer, varios gigabytes de datos por reducir e interpretar. La experiencia adquirida por nuestro grupo, y la destacada participación del ORM en un proyecto internacional de la importancia de Deep Impact, nos permitirán acceder a nuevos proyectos similares. Las grandes inversiones que en ellos se realizan demuestran la importancia que la comunidad astronómica internacional y las grandes agencias espaciales adjudican al estudio del Sistema Solar, y en particular a los cometas. En este sentido, como en casos anteriores, habrá un antes y un después del gran impacto.

No puedo terminar sin agradecer la colaboración desinteresada de los responsables de las diferentes instalaciones que hemos utilizado, en particular al administrador del ORM, Juan Carlos Perez Arencibia, a todo el personal del mismo, y a los operadores y astrónomos de soporte que tanto han contribuido al éxito de la campaña.

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El autor

Javier Licandro Licenciado en Física por la Facultad de Ciencias de la UdelaR (Uruguay) y Doctor en Astrofísica por la Universidad de la Laguna. Actualmente es investigador con un contrato Ramón y Cajal en el Instituto de Astrofísica de Canarias.

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