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A parábola do cometa verde: C/2007 Lulin

O cometa C/2007 N3 (Lulin) atingiu o ponto de maior proximidade dele ao Sol no dia 10 de Janeiro de 2009 e agora está chegando o mais próximo possível da Terra. Veja a ilustração para hoje, sábado de carnaval 21/Fevereiro de 2009, 23h (UT):

Cometa Lulin no sábado de carnaval
Cometa Lulin no sábado de carnaval

As órbitas estão em escala, mas não os ícones representativos dos planetas internos, do Sol e do cometa. A cauda do ícone do cometa não está correta e serve apenas para indicar a posição. A figura foi gerada automaticamente a partir das efermérides via o Solar System Live e do MPC, Minor Planet Center

A órbita do cometa está no sentido horário, na contramão dos planetas que estão, na ilustração acima, orbitando no sentido antihorário e é muito próxima de uma órbita parabólica.

A determinação da órbita de um corpo sob atração gravitacional foi um dos grandes trunfos da teoria gravitacional de Newton. O cometa tem as energias  cinética e  gravitacional que somadas formam a energia mecânica do cometa. Esta energia é constante (desprezando as outras interações). A energia gravitacional é inversamente proporcional à distância entre o cometa e o Sol e tem contribuições negativas à energia mecânica enquanto que a energia cinética é positiva.

Graças à paciência e determinação de muitos astrônomos, em particular de Brian Marsden do Smithsonian Astrophysical Observatory, podemos saber as velocidades, as distâncias e as posições do cometa em várias observações. As observações indicam uma energia mecânica praticamente nula, que implicam energia cinética suficiente para compensar a atração gravitacional. E outras palavras, o cometa pode chegar ao infinito, ainda que a velocidade tenda a zero. Para comparar, um planeta em órbita em torno do Sol tem sua energia gravitacional maior que a cinética e a sua energia mecânica é negativa.

A determinação de uma curva a partir das equações da força e energia gravitacionais é um exercício que envolve cálculo diferencial.

Cabe ressaltar também, que as curvas das órbitas de planetas, cometas e asteróides, podem ser cônicas em um plano em excelente aproximação. As cônicas englobam as parábolas, as elipses, as hipérboles e seus casos degenerados como segmentos de retas e círculos.

Os matemáticos sabem que as cônicas são unicamente determinadas a partir do conhecimento de cinco pontos no plano. Veja um applet em JAVA para perceber como as cônicas são geradas a partir de 5 pontos.

Infelizmente, as observações não dão pontos no plano da órbita do cometa com muita precisão. Mesmo assim, com vários pontos, está cada vez mais confirmada a órbita parabólica do cometa Lulin.

Podemos aprender um pouco de física e matemática com a proximidade do cometa C/2007 N3.

E por que o cometa nos parece verde? É presença do carbono. Os eletrons em um átomo seguem permenente transições entre suas órbitas quânticas. Cada transição absorve ou emite energia eletromagnética (luz) de uma cor muito bem definida. Estas cores são detectadas em aparelhos óticos e aparecem como linhas caracterizadas pelo comprimento de onda da luz, em nanêmetro (nm).

O átomo de carbono tem duas linhas típicas do CI (carbono neutro) de  477 nm e 504 nm, uma linha de CII (carbono uma vez ionizado) de 427 nm, uma linha do CIII (carbono duas vezes ionizado) de 465 nm. Podemos perceber que a hipótese de que o cometa tenha estruturas em carbono com a transição CI na sua atmosfera é consistente com a cor verde observada. Veja o mapa de cores  do espectro de luz visível

Legal, não?

Cometa Lulin C/2007 N3, verde, no carnaval de 2009

O cometa Lulin C/2007 N3 está chegando para ver o nosso carnaval. Ele vem de longe e provavelmente nunca mais voltará pelas vizinhanças internas do Sol. Infelizmente não vai ser fácil de vê-lo a olho nu, mas pode ser visto com um binóculo ou telescópio amador. Melhor ainda, uma câmara fotográfica com máximo de abertura e longa duração, pode ser capaz de detectá-lo, como fez o prof. Dulcidio Braz Jr, do Física na Veia!

Para encontrá-lo veja a ilustração abaixo para a Terça-feira de carnaval às 23h (horário de Brasília) como seria visto de Campinas. Aqui usei o programa livre Stellarium com a adição dos dados do cometa. Read here to learn how.

O cometa Lulin vai estar aproximadamente na mesma direção que Saturno. Na ilustração abaixo, o cometa está no centro das marcações vermelhas e Saturno está logo abaixo dele. As estrelas Spica e Regulus são umas das mais brilhantes no céu e o cometa está em uma direção intermediária. Os dados exatos estão após a ilustração.

Cometa Lulin no carnaval de 2008
Cometa Lulin no carnaval de 2008
  • Magnitude 3.38
  • Grandeza absoluta 34.32
  • RA/DE (J2000) 11h25m34.0s/+3051´
  • Ascenção/Declinação 11h26m2s/+3048´32″
  • Hora angular/ Declinação 21h42m26s/+3048´32″
  • Az/Alt: +55053´25″ /+4706´09″
  • Diâmetro aparente 00 0´00.7″

Para comparar, Saturno terá magnitude 0.93 (quanto menor a magnitude maior, numa escala logaritmica  o brilho aparente). As magnitudes são estimativas por enquanto!

O cometa Lulin foi descoberto há pouco mais de um ano em uma pesquisa por pequenos astros do sistema solar. Sua órbita foi calculada a partir de várias observações e concluiu-se que é uma órbita parabólica. Isto significa que o cometa não está preso ao campo gravitacional do Sol e provavelmente nunca mais vai voltar por aqui.

Mais interessante ainda, é que ele chega ao seu perihélio (ponto mais próximo do Sol) na contramão. Isto indica que provavelmente este viajante veio de outro sistema.

A última curiosidade que vem ganhando manchetes é a sua cor esverdeada. Os astrônomos atribuem a cor ao cianógeno CN, um gás encontrado em vários cometas, e ao carbono diatômico C2 . Ambas substância são verdes quando iluminadas pelo Sol no espaço interplanetário.

Mesmo que não consigam ver o Cometa Lulin, vale a pena procurá-lo, entre Virgem e Leão nas noites de carnaval de 2008.

Read more at Green Comet Approaches Earth, Comet Lulin is On the Way! or Catch Comet Lulin at Its Best!

As melhores fotos são e provavelmente serão do  cometógrafo G A R Y   W.   K R O N K.