El cometa C/2021 A1, también conocido como Leonard, fue descubierto el 3 de enero de 2021 por el astrónomo Gregory J. Leonard. Este cuerpo celeste fue observado con el telescopio Lowell Discovery el 13 de enero de 2021, más tarde, el 3 de marzo de 2021 se obtuvieron imágenes ópticas de banda ancha y estrecha y, unos días después, el 20 de marzo, con el telescopio Palomar Hale se consiguieron imágenes de infrarrojo cercano y espectroscopía óptica. Estas imágenes permitieron a los investigadores conocer más acerca de su morfología y las características de su paso por Venus. Los resultados fueron publicados en el artículo “Preview of Comet C/2021 A1 (Leonard) and Its Encounter with Venus” (Observaciones previas del cometa C/2021 A1 (Leonard) y su encuentro con Venus) de Qicheng Zhang, Quanzhi Ye, Shreyas Vissapragada, Matthew M. Knight y Tony L. Farnham.
La posición espacial de un grano de polvo liberado del núcleo a velocidad cero (v_d=0 m s^(-1)), esto de acuerdo con el formalismo de Finson y Probstein, está determinada por dos propiedades: 1) el lapso de tiempo desde que el grano fue liberado (τ) y 2) la relación entre la fuerza de la presión de la radiación solar que actúa sobre el grano y la de la gravitación solar, que es el parámetro de tamaño β. En el caso de los granos de bajo albedo, es decir, que reflejan un porcentaje bajo de radiación solar, de una densidad aparente p_d ∼ 0.5 g cm − 3, el radio efectivo de grano a_d está aproximadamente relacionado con β por la relación inversa ad ∼ 1 μm /β. A pesar de que los autores sugieren que existen diferencias con valores reportados en el rango ∼0.1–4 g cm^(-3), las discrepancias en p_d no afectan los resultados, excepto en la conversión aproximada entre β y a_d.
En una serie de imágenes se enfatiza la coma de bajo brillo de la superficie y están superpuestas con una selección de syndynes y synchrones, curvas donde v_d = 0 granos de polvo de igual β e igual τ caen, respectivamente. El v_d distinto de cero significa que el polvo sólo caerá, aproximadamente, a lo largo de estas curvas y puede estar sesgado hacia un lado por la producción de polvo anisotrópico. La morfología de la cola sugiere que el polvo está dominado ópticamente por granos de radio de ~ 0,1-1 mm, producidos el año anterior.
Las características de la cola del cometa indican que está limpiamente confinada a β> 10-4, con el brillo superficial máximo cerca de β ∼ 10−2–10−3 en τ 1 año, correspondiente a ad ∼ 0.1–1 mm. El polvo es mucho más grande de lo que, en general, se observa en los cometas cercanos al Sol (r ∼ 1 unidades astronómicas [ua]), los cuales también suelen ser más brillantes en el rango de β ∼ 0,1–1). Aun así, es comparable con los granos de polvo β ∼ 10−2 ópticamente dominantes observados en otros cometas a r similar, incluido C / 2013 A1.
Los investigadores añaden que el polvo ópticamente más prominente en la cola no es, necesariamente, representativo de la distribución de masa del polvo en ningún momento. Mientras que gran parte del polvo β ∼ 10−2-10−3 observado en la cola se produjo a τ ∼ 1 año (r ∼8 unidades ua), el polvo β ∼ 10−4 más grande producido al mismo tiempo todavía tiene que salir de la coma, y el menor brillo de la cola sobre este syndyne, a distancias similares de la coma, puede, simplemente, reflejar una tasa de producción de polvo general más baja a τ 10 años (r 30 ua) que a ∼1 año , en lugar de la ausencia de producción de granos más grandes.
En cuanto a la producción de gas del cometa Leonard, los autores señalan que no detectaron, de manera robusta, ninguna emisión de gas en ninguna época. Conforme al modelo simple de un componente de Haser, se determinaron los límites superiores aproximados en la producción de CN, C3 y C2 con una generosa velocidad de flujo supuesta de 1 km s – 1, y se adoptaron los factores de eficiencia y longitudes de escala compilados por A’Hearn et al. (1995), exceptuando la duración de formación de CN. Ni la fotometría de imágenes de banda estrecha ni la espectrofotometría revelan ninguna emisión de gas definitiva, lo que coloca límites superiores de 3 σ en la producción de CN de <1023 molec-1 en las dos últimas épocas. La interpretación y las implicaciones del bajo CN / Afρ no están claras sin una muestra más grande de mediciones para cometas de período largo comparables, observados a r similar. Los autores apuntan que el HCN, que se sublima a una temperatura más baja que el H2O, puede estar algo agotado por el fraccionamiento térmico de las capas externas de hielo H2O en el cometa, el último de los cuales ya puede estar sublimando débilmente e impulsando la producción de polvo a r ∼ 5 ua. Otra posibilidad es que las aberturas Afρ estén muestreando una abundancia de granos viejos y de movimiento lento en la coma y en la parte de la cola detrás de ésta, lo que hace que los cálculos reflejen más el historial de producción de polvo acumulado del cometa, en lugar de su producción de polvo en curso.
Este cometa de largo período se acercará a Venus en un aproximado de 0.029 ua, el 18 de diciembre de 2021 y podría rozar el planeta con su rastro de polvo dos días más tarde. Esta distancia es más cercana que la de cualquier otro encuentro con restricciones confiables de un cometa de largo período a la Tierra.
El b-plane del encuentro cercano de un cuerpo planetario menor con un cuerpo planetario mayor, como el de C/2021 A1 a Venus, se define como el plano que contiene el centro de masa del cuerpo mayor (Venus), que es normal a la velocidad v_∞≡ ν∞ v ̂∞ de aproximación asintótica entrante del cuerpo menor (C/2021 A1). Esta es una herramienta útil para describir y analizar encuentros cercanos como éste.
El gráfico anterior muestra los puntos de cruce del b-plane para el polvo de varias edades representativas β y de eyección τ = τ0, definidas a partir del tiempo de cruce del plano b del núcleo T0 –, que es, en efecto, el momento de su aproximación más cercana a Venus (18 de diciembre de 2021, a las 02: 08 UT ± 3 minutos; solución de órbita JPL 9). Si bien es cierto que cada grano de polvo del cometa tendrá un b-plane diferente, su relación con la velocidad entre sí y el núcleo es mucho menos que su velocidad con respecto a Venus, esto asegura que todas las trayectorias de encuentro sean casi paralelas y que, así, los puntos de cruce puedan ser comparados.
Como Venus cae justo fuera del abanico de polvo v_d = 0, por el MOID de ∼50.000 km, el planeta no encontrará una gran cantidad de granos de polvo de v_d bajo cuando cruce el plano orbital del cometa y, en cambio, sólo interceptará granos de v_d superior que se alejan del abanico principal.
El análisis de trayectoria muestra que, salvo un estallido improbable de v_d 0.5 km s − 1, los granos grandes de polvo de a_d 1 mm liberados en r 30 ua son los más favorecidos para llegar a Venus. Sin embargo, el comportamiento de la producción de polvo cometario en un r tan grande está escasamente limitado.
En cuanto a la posiblidad de que el paso de C/2021 A1 produzca meteoros en Venus, los autores indican que la sublimación de CO en la superficie en reposo, a partir de r ∼ 120 ua, puede producir de manera plausible granos de polvo de a_d ∼ 1 mm, que se convierten en meteoros en Venus, pero probablemente requiere que el núcleo haya tenido una abundancia mucho mayor de CO de la superficie cercana que la coma diminuta que observaron.
REFERENCIAS
Zhang, Q., Ye, Q., Vissapragada, S., Knight, M. M., y Farnham, T. L. (2021). Preview of comet C/2021 A1 (Leonard) and its encounter with Venus. The Astronomical Journal, 162(5), 194. https://doi.org/10.3847/1538-3881/ac19ba