Começa Com Um Estrondo

É por isso que os cometas brilham com uma cor verde misteriosa

C/2014 Q2 (Lovejoy) é um cometa de longo período descoberto em 17 de agosto de 2014 por Terry Lovejoy. Esta fotografia foi tirada de Tucson, Arizona, usando um telescópio Sky-Watcher 100mm APO e uma câmera SBIG STL-11000M. (JOHN VERMETTE / WIKIMEDIA COMMONS)

Os gelos e as rochas não são verdes, nem as caudas. Então, de onde vem a cor verde de um cometa?

De vez em quando, com extrema regularidade, os cometas mergulham além da órbita de Netuno para o interior do Sistema Solar. Bem além da órbita de Saturno, eles permanecem frios, congelados e em estado adormecido; embora estejam sempre em movimento, nada neles muda. Mas quando eles começam a se aproximar da órbita de Júpiter, estar perto do Sol muda as coisas.

As partes externas do cometa aquecem, os gelos congelados na superfície começam a sublimar e a radiação e o vento do Sol começam a afastar as moléculas da superfície. Em pouco tempo, seu cometa brilha não apenas com a luz refletida do Sol, mas com duas caudas – uma cinza, uma azul – e uma misteriosa coma verde ao redor do centro. Eis por que isso acontece.

O cometa que dá origem à chuva de meteoros Perseidas, o cometa Swift-Tuttle, foi fotografado durante sua última passagem no interior do Sistema Solar em 1992. Este cometa, que dá origem à chuva de meteoros Perseidas, também exibiu um coma verde espetacular. (NASA, DO COMETA SWIFT-TUTTLE)

Os cometas são feitos de uma mistura de componentes rochosos, semelhantes ao que compõe o manto, poeira e gelo da Terra. Gelo não significa apenas água gelada (H2O), mas também componentes voláteis como gelo seco (CO2 sólido), metano (CH4), amônia (NH3) e monóxido de carbono (CO). O conjunto completo de gelos cometários foi investigado pela missão Rosetta , mas estes são os cinco grandes. Sob condições típicas de frio, os gelos permanecem congelados, mas à medida que o cometa se aproxima do Sol, eles começam a aquecer.

A primeira coisa que acontece com um cometa, à medida que se aproxima do Sol, é que a quantidade de luz ultravioleta que o atinge torna-se grande o suficiente para que ele comece a ionizar a molécula mais fraca ali: o monóxido de carbono. Isso cria uma abundância do íon CO+, que flui diretamente para longe do Sol. Isso se transforma em uma cauda de íons azul e é a primeira característica semelhante a um cometa a aparecer quando um cometa começa a aquecer.

Quando o cometa ISON estava à mesma distância do Sol que Júpiter, havia apenas uma cauda iônica (em azul) presente. À medida que se aproximava mais do Sol, recursos adicionais se desenvolveram. (NASA, ESA, J.-Y. LI (PLANETARY SCIENCE INSTITUTE) E A EQUIPE DE CIÊNCIAS DE IMAGENS HUBBLE COMET ISON)

A cauda do íon sempre aponta diretamente para longe do Sol e é sempre de cor azul. À medida que o cometa se aproxima ainda mais do Sol, no entanto, em algum lugar ao redor da órbita de Marte, ele se aquece ainda mais. À medida que o núcleo do cometa esquenta, mais gelos derretem e se difundem para longe da superfície, criando um conjunto grande e difuso de partículas ao redor do núcleo. Essa região difusa é conhecida como coma de um cometa e é feita de uma mistura de gás e poeira.

Uma vez que esse coma é criado, ele não tem opção a não ser ser atingido pela luz do sol. A pressão da luz solar que atinge o coma empurra as partículas de poeira para fora do coma e para longe do Sol, criando uma segunda cauda amarela/branca: uma cauda de poeira. Embora a cauda do íon azul sempre aponte diretamente para longe do Sol, a cauda de poeira se curva à medida que o cometa se move em sua órbita elíptica ao redor do Sol.

Cometa McNaught, como fotografado em 2006 de Victoria, Austrália. A cauda de poeira é branca e difusa (e curva), enquanto a cauda de íons muito mais fraca é fina, estreita, azul e aponta diretamente para longe do Sol. (SOERFM / WIKIMEDIA COMMONS)

A cauda do íon é estreita, pois todos os íons de um tipo específico são do mesmo tamanho. A cauda de poeira é larga, pois as partículas de poeira variam em tamanho e, portanto, recebem uma variedade de velocidades. E, finalmente, partículas grandes podem ser cortadas do cometa, criando o que é conhecido como fluxo de detritos. Esse fluxo continuará na mesma órbita elíptica que um cometa segue, mas se espalhará ao longo do caminho ao longo do tempo. Quando um planeta (como a Terra) passa pelo fluxo de detritos, cria uma chuva de meteoros. Sim, a Terra não é o único planeta que os experimenta; mesmo mundos como Mercúrio sem atmosfera podem ter chuvas de meteoros!

À medida que orbitam o Sol, cometas e asteróides podem se separar um pouco, com detritos entre os pedaços ao longo do caminho da órbita se esticando ao longo do tempo e causando as chuvas de meteoros que vemos quando a Terra passa por esse fluxo de detritos. (NASA / JPL-CALTECH / W. REACH (SSC/CALTECH))

Mas o coma é mais do que poeira. Há também o gás, criado a partir dos compostos sublimados que faziam parte do cometa. Não existem apenas gelos e rochas simples neste corpo, mas moléculas mais complexas feitas desses blocos de construção fundamentais: principalmente hidrogênio, oxigênio, carbono e nitrogênio. Duas moléculas que são de particular interesse são cianeto/cianogênio (CN: uma ligação carbono-nitrogênio) e carbono diatômico (C2: uma ligação carbono-carbono).

A cor verde da coma do cometa ISON iluminou os céus em 2013. A cor verde não é uma raridade, mas nos fala sobre a composição do gás e o conteúdo de luz ultravioleta que atinge o cometa à medida que se aproxima do Sol. (ADAM BLOCK / MONT LEMMON SKYCENTER / UNIVERSIDADE DO ARIZONA)

Essa cor verde-azulada ou azul-esverdeada ocorre porque, quando esses gases são estimulados pela luz ultravioleta presente na luz solar, seus elétrons ligados são chutados para níveis de energia mais altos: uma regra básica das transições atômicas. Mas os elétrons não permanecem para sempre em um estado de energia mais alta; eles caem para níveis de energia mais baixos. E quando o fazem, algumas dessas transições resultam em uma linha de emissão que cai em uma parte do espectro eletromagnético à qual os olhos humanos são sensíveis.

As transições de elétrons no átomo de hidrogênio, juntamente com os comprimentos de onda dos fótons resultantes, mostram o efeito da energia de ligação e a relação entre o elétron e o próton na física quântica. Cada átomo e molécula tem seu próprio conjunto único de linhas espectrais, e um átomo excitado terá seus elétrons caindo nos níveis de energia, às vezes liberando luz visível. (USUÁRIOS DO WIKIMEDIA COMMONS SZDORI E ORANGEDOG)

Quando você vê essa cor verde, é um indicador de uma combinação de coisas:

que o coma contém grandes quantidades de moléculas CN e C2,
que o cometa está ativo (desgaseificando) e quente (perto do Sol), e
que o potencial para um cisma ou erupção é o mais alto.

A partir de 9 de agosto, há um cometa relativamente próximo a apenas 113 milhões de km da Terra: Cometa C/2017 S3 (PANSTARRS) . Tem um brilho verde, está relativamente brilhante agora e ainda está indo em direção ao Sol. Está sendo chamado de cometa Incrível Hulk por sua cor verde.

Mesmo que esteja em processo de desintegração, ainda há uma chance de uma explosão final e espetacular do cometa PanSTARRS C/2017 S3, conhecido como o cometa ‘Incredible Hulk’. (BENCE GUBEAR / USUÁRIO DO TWITTER @VIVSTOITSIS)

Mas não é raiva, nem é incomum. Embora sua aproximação mais próxima da Terra tenha sido em 7/8 de agosto, sua aproximação mais próxima do Sol não será até 15 de agosto, e será quando é mais provável que seu núcleo de gelo se separe, o que às vezes acontece. Sempre que um evento como esse ocorre, há a oportunidade espetacular do cometa brilhar tremendamente. Mesmo estando relativamente perto do Sol, ainda é visível no céu noturno da maioria dos locais da Terra.

Se experimentar um evento tão eruptivo, poderá se tornar visível, apesar de sua proximidade com o Sol, a olho nu.

Um close-up telescópico do Cometa Lovejoy (C/2014 Q2) de 17 de janeiro de 2015, mostrando a estrutura na cauda do gás iônico, na forma de serpentinas e descontinuidades. A cor verde no coma é inconfundível e muitas vezes é um presságio de uma explosão espetacular. (Alan Dyer/VW PICS/UIG via Getty Images)

Pouco antes do amanhecer, na manhã de 15 de agosto, será a melhor chance de vê-lo, se tivermos a sorte de obter um evento brilhante, de qualquer lugar da Terra. (Incluindo o Hemisfério Sul!)

Em seu ponto mais próximo da Terra no espaço 3D, o cometa PanSTARRS C/2017 S3 estará a 113 milhões de km de distância, mas ainda não atingiu sua maior aproximação do Sol. Esta captura de tela reflete onde o cometa está na noite de 7/8 de agosto. (O CÉU AO VIVO, VIA THESKYLIVE.COM/C2017S3-INFO )

Mas mesmo que as coisas não pareçam particularmente boas para este cometa, sempre há uma chance de nos surpreender. Além disso, as características que você pode esperar para este cometa – a cauda de íons, a cauda de poeira, a coma e o núcleo – são comuns a praticamente todos os cometas que entram em nosso Sistema Solar interior. Quando um cometa se aquece o suficiente, ele cria uma nuvem extensa e rica em gás conhecida como coma ao redor de seu núcleo. Se o coma contiver ligações carbono-nitrogênio e carbono-carbono, a luz ultravioleta do Sol excitará os elétrons dentro dele, fazendo com que eles emitam um brilho verde quando caem em energia. E sempre que você vir aquele brilho verde, saiba que há uma chance de o núcleo do cometa se separar. Pode não acontecer desta vez, ou mesmo na maioria das vezes, mas há uma chance de um show visualmente espetacular. Quando se trata de observação do céu, é difícil pedir mais.

Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .