Nel 2014, l'Agenzia spaziale europea (ESA) Rosetta la navicella spaziale ha fatto la storia quando ha incontrato la cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. Questa missione sarebbe stata la prima nel suo genere, in cui un'astronave intercettava una cometa, la seguiva mentre orbitava attorno al Sole e dispiegava un lander sulla sua superficie. Per i prossimi due anni, l'orbiter avrebbe studiato questa cometa nella speranza di rivelare cose sulla storia del Sistema Solare.
In questo momento, il team scientifico di Rosetta ha anche diretto l'orbita a cercare segni dello shock di prua della cometa, il confine che si forma attorno agli oggetti a seguito dell'interazione con il vento solare. Contrariamente a quanto pensavano, un recente studio ha rivelato che Rosetta è riuscita a rilevare i segni di uno shock di prua attorno alla cometa nelle sue prime fasi. Ciò costituisce la prima volta nella storia che la formazione di uno shock di prua è stata osservata nel nostro Sistema Solare.
Come notato, gli shock di prua sono il risultato di particelle cariche (plasma) che emanano dal Sole (alias vento solare) che intercettano oggetti sul suo cammino. Questo processo porta alla formazione di un'onda d'urto curva e stazionaria di fronte all'oggetto. Sono così chiamati perché, quando visualizzati, assomigliano ad un arco e il loro comportamento è simile alle onde che si formano attorno alla prua di una nave mentre attraversa acque turbolente.
Oltre ai pianeti e ai corpi più grandi, sono stati rilevati shock di prua attorno alle comete. Nel tempo, l'interazione tra il plasma del Sole e un oggetto può avere un effetto sull'oggetto stesso, sul suo shock di prua e sull'ambiente circostante. Poiché le comete sono un modo eccellente per studiare il plasma nel sistema solare, il team di Rosetta sperava di rilevare uno shock di prua attorno alla cometa 67P e di studiarlo da vicino.
Per raggiungere questo obiettivo, Rosetta ha volato a oltre 1500 km (932 mi) dal centro di 67P tra il 2014 e il 2016 alla ricerca di confini su larga scala attorno alla cometa. All'insaputa della squadra di missione dell'epoca, Rosetta in realtà volò direttamente attraverso lo shock di prua più volte, prima e dopo che la cometa raggiunse il suo punto più vicino al Sole lungo la sua orbita.
Come ha spiegato Herbert Gunell, ricercatore del Royal Belgian Institute for Space Aeronomy, Università di Umeå, e uno dei principali autori dello studio, in un comunicato stampa dell'ESA:
"Abbiamo cercato uno shock da prua classico nel tipo di area che ci aspetteremmo di trovare, lontano dal nucleo della cometa, ma non ne abbiamo trovato nessuno, quindi abbiamo inizialmente concluso che Rosetta non era riuscita a individuare alcun tipo di shock. Tuttavia, sembra che l'astronave abbia effettivamente trovato uno shock di prua, ma che era nella sua infanzia. In una nuova analisi dei dati, alla fine li abbiamo individuati circa 50 volte più vicini al nucleo della cometa di quanto previsto nel caso del 67P. Si è anche mosso in modi che non ci aspettavamo, motivo per cui inizialmente l'abbiamo perso. "
Il primo rilevamento è avvenuto il 7 marzo 2015, quando la cometa era oltre 2 unità astronomiche (UA) dal Sole, ovvero il doppio della distanza tra la Terra e il Sole. Mentre la cometa si avvicinava al sole, Rosetta i dati hanno mostrato segni di uno shock di prua che inizia a formarsi. Gli stessi indicatori sono stati rilevati il 24 febbraio 2016, quando la cometa si stava allontanando dal Sole.
Un chiaro indizio che questo fu uno shock di prua nelle prime fasi della formazione fu la sua forma. Rispetto agli shock di prua completamente sviluppati osservati attorno ad altre comete, il confine rilevato attorno alla Comet 67 / P era asimmetrico e più ampio del solito. Come ha spiegato Charlotte Goetz, ricercatrice dell'Istituto di geofisica e fisica extraterrestre che ha co-condotto lo studio:
“Una fase così precoce dello sviluppo di uno shock ad arco attorno a una cometa non era mai stata catturata prima di Rosetta. Lo shock infantile che abbiamo notato nei dati del 2015 si è successivamente evoluto per diventare uno shock di prua completamente sviluppato mentre la cometa si avvicinava al Sole e divenne più attiva - non lo abbiamo visto nei dati di Rosetta, tuttavia, poiché il veicolo spaziale era troppo vicino a 67P in quel momento per rilevare lo shock "adulto". Quando Rosetta l'ha notato di nuovo, nel 2016, la cometa stava tornando dal Sole, quindi lo shock che abbiamo visto è stato nello stesso stato ma "informe" piuttosto che formarsi. "
Per determinare le proprietà dello shock di prua, il team di ricerca ha esplorato i dati del Rosetta Plasma Consortium - una suite di cinque diversi strumenti progettati per studiare l'ambiente del plasma che circonda la Comet 67P. Combinando questi dati con un modello al plasma, sono stati in grado di simulare le interazioni della cometa con il vento solare.
Ciò che hanno scoperto è stato che quando l'urto si formò attorno a Rosetta, il suo campo magnetico divenne più forte e più turbolento. Ciò era caratterizzato da particelle caricate altamente energetiche che venivano periodicamente prodotte e riscaldate nella stessa zona dell'urto stesso. Prima di questo, queste particelle si muovevano più lentamente e il vento solare era generalmente più debole.
Questo, conclusero, fu il risultato del fatto che Rosetta fu "a monte" di uno shock di prua quando furono ottenute le prime letture, quindi "a valle" quando furono ottenute le seconde letture - che si accordarono con la cometa che si avvicinava e si allontanava dal Sole. Come ha affermato Matt Taylor, uno scienziato dell'ESA Rosetta Project:
“Queste osservazioni sono le prime di uno shock ad arco prima che si formi completamente, e sono uniche nell'essere raccolte sul posto nella cometa e nello shock stesso. Questa scoperta evidenzia anche la forza di combinare misure e simulazioni multi-strumento. Potrebbe non essere possibile risolvere un puzzle utilizzando un set di dati, ma quando si riuniscono più indizi, come in questo studio, l'immagine può diventare più chiara e offrire una visione reale della complessa dinamica del nostro Sistema Solare - e degli oggetti in esso, come 67P. "
Oltre ad essere una scoperta storica, il rilevamento di questo arco in formazione ha offerto un'opportunità unica per raccogliere misurazioni in situ dell'ambiente al plasma del sistema solare. Nonostante Rosetta ha terminato la sua missione impattando sulla superficie della cometa due anni fa, gli scienziati hanno continuato a beneficiare dei dati raccolti durante il periodo in cui orbita attorno alla cometa 67 / P.
