PRIMER CONGRESO IBEROAMERICANO DE ASTRONOMIA
SANTIAGO DE CALI COLOMBIA
AGOSTO 13 AL 17 DE 1998
 
 
 
 

LA CURVA DE LUZ DE UN COMETA

PEDRO I. DEAZA R.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ASOCIACION COLOMBIANA DE ESTUDIOS ASTRONOMICOS
SANTAFE DE BOGOTA D. C. 
JULIO DE 1998



LA CURVA DE LUZ DE UN COMETA
Pedro I. Deaza R.
Profesor de Astrofísica y Campos Electromagnéticos
Universidad Distrital F. J. De Caldas
Universidad de San Buenaventura
Asociación Colombiana de Estudios Astronómicos

La radiación electromagnética visible proveniente de un cometa proporciona información sobre gran parte de su conducta física.

Un cometa consta de tres partes : El núcleo, fuente de todos los procesos cometarios. De forma cuasi esférica, es una estructura sólida de dioxido de carbono CO2, cianuro de hidrogeno HCN, amoniaco NH3, metano CH4, monoxido de carbono CO y otros compuestos de carbono y azufre, generalmente volátiles, que rodean una parte central mas interior, al parecer de silicatos de hierro, magnesio y manganeso. La coma o atmósfera, no se forma hasta que el núcleo se halle a una distancia al sol menor o igual a 6 unidades astronómicas, distancia a la cual el material de la superficie se sublima violentamente formando la coma de tamaños que oscilan entre 103 y 50x106 kilómetros de radio. La cola de polvo, esta formada por partículas micrometricas y que se extiende desde el núcleo en dirección radial respecto al sol, hacia el exterior del sistema solar. La cola ionica esta constituida por material ionizado, debido a la radiación electromagnética y a partículas provenientes del sol.

Una manera de estudiar características físicas de un objeto celeste, es detectando, analizando e interpretando la radiación electromagnética proveniente de éste. En una estrella esta radiación se origina en su parte central a causa de los procesos de fusión nuclear que ocurren allí. Un planeta o un cometa generalmente refleja radiación proveniente del sol y la que produce corresponde a un mínimo porcentaje. Este mínimo porcentaje se produce en las vecindades del perihelio a causa de eventos moleculares, atómicos y nucleares ocurridos tanto en la superficie como en la cola ionica durante todo el proceso de sublimación. 

El análisis de la curva de luz de un cometa nos permite deducir su magnitud absoluta, parte de su composición química, y aun quizás las dimensiones del núcleo.

El brillo de un cometa es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la tierra y a la n potencia de su distancia al sol :

si U.A. y R=1 U.A. entonces B=Bo. A Bo se le denomina brillo absoluto, es decir es el brillo que tendría el cometa en una posición a 1 unidad astronómica del sol y de la tierra en un mismo instante.

La dependencia funcional de B con nos dice que respecto de la tierra el cometa se comporta como un objeto sólido . La situación física respecto al sol es diferente ; la envoltura que rodea a la parte central se sublima , n puede adoptar valores entre 0 y 25 e incluso negativos. El valor mas frecuente de n es entre 3 y 5.

n es una función complicada que depende de la reflectividad del núcleo, la composición química, la proporción de polvo y también al parecer de la mecánica de rotación. Por ello no ha podido establecerse en un modelo físico ni relacionarla con algún parámetro físico conocido del cometa.

En astronomía no es común hacer uso del brillo para estudiar físicamente un objeto, sino de su magnitud. La magnitud permite un análisis mas eficiente y cómodo pues varia mas lentamente que el brillo.

Para trabajar en términos de las magnitudes utilizamos la ecuación de Pogson :

establece que la diferencia entre dos magnitudes, es proporcional al logaritmo del cociente entre sus brillos. Si remplazamos en esta ecuación la relación entre brillos para un cometa tenemos :

y transformando mediante las propiedades de la función logarítmica :

las distancias se expresan en unidades astronómicas. Si =1 U.A. y R=1 U.A. entonces m=mo = magnitud absoluta.

El mayor o menor acercamiento a la tierra produce una conducta fotometrica que depende básicamente de la geometría, entonces debe ser restada de la magnitud observada :

y a este resultado se le denomina magnitud reducida del cometa. 

En un cometa activo como Halley, Hale Boop, Giacobini Zenner, Hyakutake una gráfica de la magnitud reducida en función del logaritmo de la distancia sol-cometa es lineal de pendiente 2.5n y su valor en R=1 U.A. es mo. 

Cuando un cometa se halla a su máxima distancia al sol, es decir en su afelio, su temperatura es mínima y por tanto sus procesos de sublimación también lo son. No posee coma o atmósfera. En la medida en que orbitalmente se acerca al sol su curva de luz será una función lineal hasta tanto no ingrese a la zona de temperatura critica en B. f corresponde a la posición orbital en la cual se desarrolla y adquiere estructura la coma y la cola en un proceso rápido y violento. Es claro en la gráfica, que a partir del punto B tanto el núcleo como la coma y la cola siguen conductas físicas diferentes. El núcleo sigue la línea A-P, y la coma la línea B-C, al llegar al perihelio ambos alcanzan su máxima magnitud. El retorno funcional no necesariamente es el mismo, si el cometa esta a mayor temperatura después del perihelio entonces su regreso funcional será por el camino 1 y en el caso contrario por el camino 2. Si las condiciones son aproximadamente iguales el retorno funcional será el mismo. Por tanto la distancia cometa sol a la cual se origina la coma, no necesariamente es igual a la de su extinción.
 
 

En resumen es importante implementar el estudio de la curva de luz de un cometa tanto a nivel profesional como a nivel aficionado. Ella aporta información primordial del cometa sobre :

  • magnitud absoluta 
  • parámetro de sublimación n 
  • magnitud absoluta del núcleo
  • posición orbital de formación de la coma
  • posición orbital de extinción de la coma
  • eventos termodinamicos 
  • estructura interna

Bibliografía

Cochran A. L. , Barker E. Spatially Resolved Spectrophotometry of comet P/Stephan-oterma, Icarus 62,72-81 1985

Deaza P. Desconexion de la cola ionica de un cometa, www.udistrital.edu.co/comunidad/profesores/pdeaza

Ferrine I. Manual para observación de cometas, LIADA, Mérida Venezuela 1985

  1. C. Brandt, M. B. Niedner, Estructura de la cola de los cometas, Investigación y Ciencia, marzo 1986, 114, 35-43.

Vsekhsvyatskii, Physics of comets, observatory of Kiev, 1962

  1. Sekanina, Efects of the law for nongravitational forces on the precession model of comet encke, The astronomical journal,91,2 february, 1986