Tasas de producción de agua / Water production rates

Gráficas recientes preliminares / Recent preliminary graphics

  La Espectroscopía y la Fotometría en las diferentes zonas del espectro electromagnético nos proporcionan la información básica sobre la composición de las diversas partes del cometa: núcleo, coma y cola.

  Para el análisis de la producción de polvo por el núcleo del cometa se utilizan dos parámetros, que pueden obtenerse a partir de las observaciones CCD:

*

Qd

 tasa de producción de polvo ( dust production rate ).

*

( Afrho ), parámetro introducido por A'Hearn y colaboradores.

  El hielo de agua es el componente principal entre los hielos del núcleo. La sublimación de dichos hielos produce la coma gaseosa, cuya composición varía en función de la distancia heliocéntrica ( r ). Entre los gases hay numerosas especies químicas ( átomos, moléculas e iones ), algunos de ellos producidos por disociación de las moléculas originales. Suele considerarse que en el acercamiento del cometa al Sol, la sublimación del hielo de agua comienza a hacerse sensible a partir de 2.8 UA. La importancia de la contribución del agua a la magnitud visual del cometa va siendo entonces progresivamente mayor, hasta convertirse en dominante.

  Otro componente de la coma digno de mención, por ser frecuentemente característico y dominante en el rango visual, es el carbono diatómico C2, que produce en el espectro de emisión del cometa las denominadas bandas de Swan, dos de las cuales aportan un color verde-azulado a su coma:

Coma C/1996 B2

Swan 470 nm ->

 

Swan 516 nm ->

 

Tasa de producción de agua / Water production rate

  La disociación del agua produce el radical OH, cuya presencia es detectable con radiotelescopios. Del análisis de su espectro puede obtenerse la tasa de producción de agua. Mediante el radiotelescopio de Nançay ( Francia ) viene siendo estudiada dicha tasa en una muestra significativa de cometas. La correlación entre estos resultados y la base de datos de magnitudes visuales acumulada en el ICQ ha permitido deducir la siguiente ley empírica:

[ expresión (1) ], donde la tasa de agua Q ( en moléculas por segundo ) puede obtenerse de forma aproximada a partir de la magnitud visual heliocéntrica,

Tras sustitución en la ley empírica expuesta, se obtiene una expresión de tipo potencial como la siguiente:

[ expresión (2) ], en la que la tasa de producción de agua ( "water production rate", que denominaremos abreviadamente Qw ) está relacionada con la distancia heliocéntrica ( r ), a través de dos parámetros, a y b, dependientes de los Ho y n, característicos de la actividad del cometa ( ver Gráficas de magnitud )

*

 a está relacionado con la magnitud absoluta Ho.

*

 b depende de n.

  El valor de Qw puede expresarse en moléculas por segundo, como queda expuesto, o en kilogramos por segundo, mediante el factor de conversión correspondiente.

  Dada su forma potencial, las gráficas de Qw en función de r pueden representarse en forma semilogarítmica.

 

Dos referencias bibliográficas seleccionadas son:

Observaciones y análisis: J. J. González

  En las gráficas siguientes de los cometas estudiados se han obtenido las tasas Qw para las diferentes m1 observadas, utilizando la expresión (1), y ajustando una curva del tipo de la expresión (2).

  Se ha preferido representar las gráficas en ambos ejes de forma lineal, y no semilogarítmica ( como es habitual ), dado que el rango de valores de Qw obtenido no es muy amplio en estos cometas.

  Como ocurre con las gráficas de magnitud, para algunos cometas una sola fórmula representa aceptablemente bien el intervalo observado.

  En cambio, otros cometas requieren el ajuste de varias expresiones de este tipo a distintos intervalos de la gráfica de magnitudes, por diversas causas, en especial:

- Asimetría antes y después del perihelio.

- Aumentos o disminuciones de actividad, especialmente cuando el cometa sufre "estallidos" ( "outbursts" ).

  Para el C/2001 Q4, se ha ajustado la siguiente curva a 16 de las observaciones disponibles:

  Cerca del perihelio ( r = 0.96 AU ) es sin embargo preferible obtener el valor de Qw directamente de la observación. La máxima magnitud estimada ( 2.9, González, 11 de Mayo ) pocos días antes del perihelio proporciona el valor aproximado de 7960 kg/s.

  Como puede verse, las 9 observaciones existentes hasta r = 1.20 UA se ajustan mejor a:

   Por otra parte, en el declive post-perihelio se percibe un pequeño aumento de actividad en la primera quincena de Julio, cuando en un lapso aproximado de 3 semanas Qw pasó de 4240 kg/s a 4360 kg/s. Como se refiere en la correspondiente gráfica de magnitudes, este aumento no se observó visualmente.

  Las 38 observaciones disponibles en el pre-perihelio para el C/2002 T7 pueden ajustarse por la siguiente curva:

  Se percibe un sensible aumento de magnitud en la primera semana de Enero, cuando la distancia heliocéntrica era r = 2.0 UA. El valor de Qw pasó entonces de 2560 kg/s a 4000 kg/s en pocos días.

  A partir de esa distancia, r = 2.0 UA, se ajusta mejor la curva

  Dicha expresión llevaría a extrapolar un valor aproximado de 21000 kg/s en el perihelio.

  La curva pre-perihelio ajustada a las 20 observaciones disponibles es:

  Como puede verse en la gráfica, en este tramo destaca especialmente el aumento notable de magnitud producido en la primera quincena de Junio, a 2.2 UA del Sol, pasando de una tasa Qw de 960 kg/s a 2210 kg/s en pocos días.

  Este valor r = 2.2 UA puede utilizarse como frontera para realizar dos ajustes lineales:

  De seguir la tendencia indicada por la segunda recta, en el perihelio ( r = 1.02 UA ) se alcanzaría una Qw aproximada del orden de 10000 kg/s.

  Para los 8 puntos disponibles, se ha ajustado la curva:

  El máximo de Qw obtenido a partir de las observaciones ( 2340 kg/s ) corresponde al 23 de Abril, poco antes del perihelio.

  La siguiente curva se ajusta bien a los cuatro puntos disponibles en el post-perihelio:

  El máximo valor de Qw procedente de las observaciones ( 17300 kg/s ) corresponde al 25 de Abril.

  Como ejercicio teórico, una extrapolación de la curva anterior al perihelio ( 17 de Abril, r = 0.168 UA ) proporcionaría un valor del orden de 80000 kg/s, para una m1 aproximada de 1.0, valor citado en algunos análisis. Sin embargo ( a partir de las imágenes del C/2004 F4 en el SOHO ) otras referencias sugieren magnitudes más brillantes, -1 o -2, a los que correspondería una tasa de producción de agua muy superior al valor citado.

  El C/2004 H6 es un cometa muy gaseoso, para el que sólo disponemos de un corto intervalo de observaciones en Julio y Agosto. La curva ajustada a las mismas es:

Su descenso ha sido rápido en estos dos meses, haciéndose muy difuso ( DC = 0 - 1 ) y casi indetectable visualmente. A la última observación ( González, m1 = 12.2 , 21 de Agosto ) corresponde una Qw del orden de 200 kg/s.