Le vaisseau spatial Solar Orbiter capte une deuxième comète de la queue

Pour un vaisseau spatial conçu pour mener des études uniques sur le Soleil, le Solar Orbiter se fait un nom en tant qu’exploration de comètes. Pendant plusieurs jours centrés sur 1200-1300 TU le 17 décembre 2021, le vaisseau spatial s’est retrouvé à voler à travers la queue de la comète C/2021 A1 Leonard.

Des images composites de la comète Leonard du 15 au 16 décembre 2021 en lumière visible ont été capturées par l’instrument Metis à bord du vaisseau spatial Solar Orbiter de l’ESA/NASA. La comète a traversé le champ de vision avec sa queue ionique et sa poussière pointant vers l’instrument. Crédit : ESA/Solar Orbiter/Metis Team

La rencontre a capturé des informations sur les particules et le champ magnétique dans la queue de la comète. Cela permettra aux astronomes d’étudier la façon dont une comète interagit avec le vent solaire, un vent changeant de particules et un champ magnétique émanant du soleil et s’étendant à travers le système solaire.

Cette traversée a été prédite par Samuel Grant, un étudiant diplômé du Mullard Space Science Laboratory de l’University College de Londres. Il a adapté un programme informatique existant qui compare les orbites des engins spatiaux à celles d’une comète pour inclure les effets du vent solaire et sa capacité à former la queue d’une comète.

Cette série de tracés représente les données collectées par le capteur d’ions lourds de l’analyseur de vent solaire lorsque le vaisseau spatial Solar Orbiter de l’ESA/NASA a traversé la queue de la comète Leonard en décembre 2021. Les données couvrent la période du 11 au 20 décembre, avec le premier et le dernier tracé avant et après le transit de queue, sur Respectivement, il se caractérise par l’absence d’ions ionisés simples. En traversant la queue, l’instrument a détecté des particules attribuées à la comète plutôt qu’au vent solaire, par exemple des ions d’oxygène, de carbone, d’azote moléculaire et des molécules de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone et d’eau. (Les ions sont des atomes ou des molécules qui ont été dépouillés d’un ou plusieurs électrons et qui portent maintenant une charge électrique nette positive.) Crédit : ESA / Solar Orbiter / SWA team

« Je l’ai exécuté avec Comet Leonard et Solar Orbiter avec quelques suppositions sur la vitesse du vent solaire. C’est à ce moment-là que j’ai vu que même pour une très large gamme de vitesses de vent solaire, il semblait qu’il y aurait un croisement », dit-il.

Au moment du transit, l’orbiteur solaire était relativement proche de la Terre après son passage le 27 novembre 2021, pour la manœuvre gravitationnelle assistée qui a marqué le début de la phase scientifique de la mission, et a mis le vaisseau spatial sur la bonne voie pour sa fermeture en Mars 2022 pour approcher le Soleil. Le noyau de la comète était à 44,5 millions de km près de la planète Planète Vénus, mais sa queue géante s’étendait à travers l’espace jusqu’à l’orbite terrestre et au-delà.

Ce tracé de données utilise les données de vitesse et de direction du vent solaire des données du capteur alpha de l’analyseur de vent solaire (SWA-PAS) (SWA-PAS) pour estimer à quelle distance le vaisseau spatial Solar Orbiter de l’ESA/NASA s’approchera du centre de la comète C /2021 Queue ionique de A1 Leonard en décembre 2021. L’intrigue enregistre la proximité de chaque faisceau de vent solaire détecté par SWA-PAS qui aurait atteint le noyau de la comète lors de son voyage du Soleil au vaisseau spatial. L’axe de gauche donne l’échelle en unités astronomiques (au), où 1 au est la distance du Soleil à la Terre, et la même distance en kilomètres est indiquée sur l’axe de droite.
Les changements dans la vitesse et la direction du flux du vent solaire sont responsables des changements dans la distance tracée. Il y a de courtes lacunes d’acquisition de données les 15 et 17 décembre. Crédit : ESA/Solar Orbiter/équipe SWA & S. Grant (UCL)

Jusqu’à présent, la meilleure détection de la queue d’une comète par Solar Orbiter provenait du groupe d’instruments Solar Wind Analyzer (SWA). Le capteur d’ions lourds (HIS) a mesuré des atomes, des ions et même des molécules qui sont attribués à la comète plutôt qu’au vent solaire.

Les ions sont des atomes ou des molécules qui ont été dépouillés d’un ou plusieurs électrons et portent maintenant une charge électrique positive nette. SWA-HIS a détecté des ions d’oxygène, de carbone, d’azote moléculaire, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone et éventuellement de molécules d’eau. « En raison de leur faible charge, ces ions sont clairement d’origine cométaire », explique Stefano Levi, chercheur principal au SWA-HIS du Southwest Research Institute, au Texas.

Des images composites de la comète Leonard du 15 au 16 décembre 2021 en lumière ultraviolette ont été capturées par l’instrument Metis à bord du vaisseau spatial Solar Orbiter de l’ESA/NASA. La comète a traversé le champ de vision avec sa queue ionique et sa poussière pointant vers l’instrument. Crédit : ESA/Solar Orbiter/Metis Team

Lorsqu’une comète se déplace dans l’espace, elle a tendance à envelopper le champ magnétique du soleil autour d’elle. Ce champ magnétique est transporté par le vent solaire et l’enroulement provoque des discontinuités car la polarité du champ magnétique change brusquement du nord au sud et vice versa.

Les données de l’instrument magnétomètre (MAG) indiquent déjà des structures de champ magnétique enroulé, mais une analyse plus approfondie doit être effectuée pour être absolument certain. « Nous sommes en train d’étudier certaines des plus petites perturbations magnétiques qui apparaissent dans nos données et de les combiner avec les mesures des capteurs de particules de Solar Orbiter pour comprendre leur origine cométaire possible », explique Lorenzo Matini, associé de recherche MAG de l’Imperial College de Londres. .

En plus des données sur les particules, le Solar Orbiter a également pris des photos.

Metis est une vertèbre coronale de plusieurs longueurs d’onde dans l’orbite solaire. Il peut faire des observations ultraviolettes qui voient l’émission alpha de Lyman à partir de l’hydrogène, et il peut mesurer la polarisation de la lumière visible. Les 15 et 16 décembre, il a capturé la tête d’une comète lointaine simultanément en lumière visible et ultraviolette. Ces images sont en cours d’analyse par l’équipe de l’appareil. « Les images en lumière visible peuvent indiquer la vitesse à laquelle une comète crache de la poussière, tandis que les images ultraviolettes peuvent donner la vitesse à laquelle l’eau est produite », explique Alain Corso, co-chercheur métis au CNR-Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Padoue. , Italie.

Les données ont également été capturées par le Solar Orbital Heliosphere Imager (SoloHI). Ces images montrent de grandes parties de la queue ionique de la comète prises alors que le vaisseau spatial lui-même était à l’intérieur de la queue. Au fur et à mesure que la séquence d’images progresse, des changements dans la queue peuvent être observés en réponse aux changements de vitesse et de direction du vent solaire.

Et ce n’était pas seulement le Solar Orbiter qui surveillait la traversée. Agence spatiale européenne / NASA SOHO La mission et le vaisseau spatial STEREO-A de la NASA et la sonde solaire Parker observaient de loin. Cela signifie que les astronomes disposent désormais non seulement de données provenant de l’intérieur de la queue, mais également d’images contextuelles de ces autres engins spatiaux (voir les images ci-dessus).

Le vaisseau spatial SOHO a découvert la comète Leonard dans l’instrument Lyman Alpha Solar Wind Variation (SWAN). SWAN ne regarde pas directement le soleil, mais peint plutôt tout le ciel en lumière ultraviolette et voit l’hydrogène interstellaire interagir avec le vent solaire. Les cartes peuvent être utilisées pour détecter des points lumineux en lumière ultraviolette qui indiquent une comète, par exemple, comme c’est le cas ici. Crédit : SOHO (Agence Spatiale Européenne et NASA) ; W Bonblood

Les croisements de queue de comète sont des événements relativement rares. Parmi ceux découverts, la plupart n’ont été remarqués qu’après l’événement. La mission Ulysses de l’ESA/NASA a rencontré trois queues ioniques de comètes, dont C/1996 B2 Hyakutake en mai 1996, et C/2006 P1 McNaught au début de 2007. Le même orbiteur solaire a également traversé la queue de comète segmentée C/2019 Y4.ATLAS en mai et Juin 2020, peu après le lancement.

Alors que les premières traversées ont été une surprise, les deux rencontres avec Solar Orbiter ont été prédites à l’avance grâce au code informatique développé par Geriant Jones, du laboratoire de sciences spatiales de l’University College London Mullard, et développé par Samuel.

« Le gros avantage est que, fondamentalement, sans aucun effort de la part du vaisseau spatial, vous pouvez échantillonner une comète à une distance énorme. C’est très excitant », déclare Samuel, qui envisage maintenant d’archiver les données d’autres vaisseaux spatiaux à la recherche de croisements de queue de comète. qui ne l’ont pas encore fait. Personne ne le remarque encore.

Le travail aide également à acquérir de l’expérience pour La mission Comet Interceptor de l’Agence spatiale européenne, dont Gerant est le chef d’équipe scientifique. La mission visitera une comète encore à découvrir, faisant un survol cible de trois engins spatiaux pour créer un profil 3D d’un objet « dynamiquement nouveau » contenant un matériau non traité qui a survécu depuis l’aube du système solaire.

Le vaisseau spatial Solar Orbiter de l’ESA/NASA a survolé la queue de la comète C/2021 A1 Leonard en décembre 2021, collectant des images, des données sur le vent et les particules solaires sur le site. Dans le même temps, SOHO (ESA/NASA), Parker Solar Probe (NASA) et STEREO-A (NASA) ont également observé l’évolution de la comète sous d’autres angles. Le graphique montre les positions relatives approximatives des planètes, des comètes et des engins spatiaux le 17 décembre 2021, pas une échelle. Des champs de vision très approximatifs sont indiqués pour les appareils sélectionnés : SoloHI sur le Solar Orbiter et SECCHI sur le STEREO-A. Crédit : G. Jones & S. Grant (UCL)

En attendant, les équipes d’instruments de Solar Orbiter sont occupées à analyser les données de la comète Leonard pour voir non seulement ce qu’elles peuvent leur dire sur la comète, mais aussi sur le vent solaire.

« Ce type de science supplémentaire est toujours une partie passionnante d’une mission spatiale », déclare Daniel Muller, scientifique du projet de module solaire de l’ESA. « Lorsque le transit de la comète Atlas a été prédit, nous étions encore en train d’étalonner le vaisseau spatial et ses instruments. De plus, la comète s’est fragmentée avant notre arrivée. Mais avec la comète Leonard, nous étions à peu près prêts – et la comète ne s’est pas effondrée. »

Orbite solaire. Crédit : ESA/ATG medialab

En mars, le Solar Orbiter effectue sa trajectoire la plus proche du Soleil mais à une distance de 0,32 UA (environ un tiers de la distance entre la Terre et le Soleil, soit environ 50 millions de km). C’est l’un des quelque 20 passages proches du Soleil qui se produiront au cours de la prochaine décennie. Cela se traduira par des images et des données sans précédent, non seulement à courte distance, mais aussi des régions polaires jamais vues auparavant du Soleil.

« Il y a tellement de choses à attendre avec le Solar Orbiter, nous ne faisons que commencer », déclare Daniel.