În 2014, Agenția Spațială Europeană (ESA) Rosetta nava spațială a făcut istorie atunci când a fost întâlnită cu Cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Această misiune ar fi prima de acest fel, în care o navă spațială a interceptat o cometă, a urmat-o când a orbitat pe Soare și a dislocat un pământ la suprafața sa. Pentru următorii doi ani, orbitorul ar studia această cometă în speranța de a dezvălui lucruri despre istoria sistemului solar.
În acest timp, echipa științifică Rosetta a îndrumat și orbitorul să caute semne ale șocului arcului cometei - granița care se formează în jurul obiectelor ca urmare a interacțiunii cu vântul solar. Spre deosebire de ceea ce credeau, un studiu recent a dezvăluit că Rosetta a reușit să detecteze semne de șoc în arc în jurul cometei în fazele sale incipiente. Aceasta constituie prima dată în istorie că în sistemul nostru solar a fost atestată formarea unui șoc de arc.
După cum s-a menționat, șocurile de arc sunt rezultatul particulelor încărcate (plasmă) care emană de la Soare (de asemenea, vântul solar) care interceptează obiecte în calea sa. Acest proces duce la formarea unei valuri de șoc curbate, staționare în fața obiectului. Acestea sunt numite astfel pentru că, atunci când sunt vizualizate, seamănă cu un arc, iar comportamentul lor este similar cu valurile care se formează în jurul arcului unei nave, deoarece se taie prin apa turbulentă.
Pe lângă planete și corpuri mai mari, șocuri de arcuri au fost detectate în jurul cometelor. De-a lungul timpului, interacțiunea dintre plasma Soarelui și un obiect poate avea un efect asupra obiectului însuși, șocul său de arc și mediul înconjurător. Deoarece cometele sunt o modalitate excelentă de a studia plasma în Sistemul Solar, echipa Rosetta spera să detecteze un șoc de arc în jurul Cometei 67P și să o studieze de aproape.
Pentru a realiza acest lucru, Rosetta a zburat peste 1500 km (932 mi) de centrul 67P între 2014 și 2016 în căutarea limitelor pe scară largă din jurul cometei. Necunoscut la echipa misiunii la vremea respectivă, Rosetta a zburat de fapt direct prin șocul arcului de mai multe ori, înainte și după ce cometa a atins punctul cel mai apropiat de Soare de-a lungul orbitei sale.
După cum a explicat Herbert Gunell - cercetător de la Institutul Regal belgian de Aeronomie Spațială, Universitatea Umeå și unul dintre autorii principali ai studiului - într-un comunicat de presă al ESA:
„Am căutat un șoc clasic de arc în genul de zone pe care ne-am aștepta să le găsim, departe de nucleul cometei, dar nu am găsit niciunul, așa că am ajuns inițial la concluzia că Rosetta nu a reușit să observe niciun fel de şoc. Cu toate acestea, se pare că nava spațială a găsit, de fapt, un șoc de arc, dar că a fost la început. Într-o nouă analiză a datelor, am găsit-o în cele din urmă de aproximativ 50 de ori mai aproape de nucleul cometei decât se prevedea în cazul 67P. De asemenea, s-a mișcat în moduri în care nu ne așteptam, motiv pentru care ne-am dorit inițial. ”
Prima detectare a avut loc pe 7 martie 2015, când cometa se afla la peste 2 unități astronomice (UA) de la Soare - adică de două ori distanța dintre Pământ și Soare. Când cometa se apropia de Soare, Rosetta datele au arătat semne ale unui șoc de arc începând să se formeze. Aceiași indicatori au fost detectați pe 24 februarie 2016, când cometa se îndepărta de Soare.
Un indiciu clar că acesta a fost un șoc în arc în primele etape ale formării a fost forma sa. În comparație cu șocurile de arc complet dezvoltate observate în jurul altor comete, granița detectată în jurul Cometei 67 / P a fost asimetrică și mai largă decât de obicei. După cum a explicat Charlotte Goetz, o cercetătoare de la Institutul de Geofizică și Fizică Extraterestră care a condus studiul:
„O astfel de fază timpurie a dezvoltării unui șoc în arc în jurul unei comete nu a fost niciodată capturată înainte de Rosetta. Șocul pentru sugari pe care l-am observat în datele din 2015 va evolua ulterior pentru a deveni un șoc de arc complet dezvoltat pe măsură ce cometa s-a apropiat de Soare și a devenit mai activă - însă nu am văzut acest lucru în datele Rosetta, deoarece nava spațială era prea aproape la 67P la acel moment pentru a detecta șocul „adultului”. Când Rosetta a descoperit-o din nou, în 2016, cometa a fost la întoarcere de la Soare, așa că șocul pe care l-am văzut a fost în aceeași stare, dar „neformator”, mai degrabă decât să se formeze. ”
Pentru a determina proprietățile șocului de arc, echipa de cercetare a explorat datele de la Rosetta Plasma Consortium - o suită de cinci instrumente diferite concepute pentru a studia mediul plasmatic din jurul Comet 67P. Combinând aceste date cu un model de plasmă, acestea au putut simula interacțiunile cometei cu vântul solar.
Ceea ce au descoperit a fost că, pe măsură ce șocul de arc se forma în jurul Rosetta, câmpul său magnetic a devenit mai puternic și mai turbulent. Aceasta s-a caracterizat prin faptul că particulele încărcate cu un grad ridicat de energie, sunt produse periodic și încălzite în regiunea șocului propriu-zis. Înainte de aceasta, aceste particule se mișcaseră mai încet și vântul solar era în general mai slab.
Acestea au concluzionat că rezultatul a fost că Rosetta a fost „în amonte” a unui șoc în arc atunci când au fost obținute primele lecturi, apoi „în aval” când au fost obținute a doua lecturi - ceea ce a fost conform cometei care se apropie și se retrăgea de la Soare. După cum a indicat Matt Taylor, un om de știință al proiectului ESA Rosetta:
„Aceste observații sunt primele dintr-un șoc în arc înainte de a se forma complet și sunt unice pentru a fi adunate la fața locului la cometă și șoc în sine. Această constatare evidențiază, de asemenea, rezistența combinării măsurătorilor și simulărilor cu mai multe instrumente. Este posibil să nu fie posibilă rezolvarea unui puzzle folosind un set de date, dar atunci când reuniți mai multe indicii, ca în acest studiu, imaginea poate deveni mai clară și oferă o perspectivă reală asupra dinamicii complexe a sistemului nostru solar - și a obiectelor din acesta, ca 67P. ”
Pe lângă faptul că a fost o descoperire istorică, detectarea acestui șoc în arc în formare a oferit o oportunitate unică de a aduna măsurători in situ a mediului plasmatic al Sistemului Solar. Chiar dacă Rosetta și-a încheiat misiunea, având un impact asupra suprafeței cometei în urmă cu doi ani, oamenii de știință să continue să beneficieze de datele pe care le-a adunat în perioada în care a orbitat Comet 67 / P.
