Visibilidad y posiciones orbitales de los cometas

Este artículo es continuación del anterior, que si no lo has leído puedes hacerlo en este enlace , y correspondería al anexo “si quieres saber más” del mismo, que dejé “para más adelante” y por ello puede que no sea adecuado para todos los públicos como figura en el subtítulo del blog. 

De cualquier manera, aunque no sea fácil interpretar algunos de los gráficos que intentan ayudar a entender las situaciones derivadas de las posiciones orbitales de los cometas, te sugiero que leas las anécdotas que van intercaladas, y te recomiendo que mires las fotos finales.

Antes de nada, un par de cuestiones:

¿Por qué nos han llegado magníficas imágenes del paso del Halley en 1910, pero apenas hay de su paso en 1986?

Dos imágenes del Halley en 1910, una incluso destacando en el cielo de Nueva York (pudiera parecer un dibujo? pero es indicativa de que se vio desde una gran ciudad), y una de las pocas que pueden encontrarse del paso en 1986, que (recuerdos falsos al margen) muy poca gente pudo ver a pesar de la publicidad que se hizo, porque fue muy poco evidente.

¿Por qué el NEOWISE fue tan espectacular solo en el hemisferio Norte?

Imágenes del C/2020 F3 NEOWISE, desde Australia, España y Chile respectivamente. 
Aunque la espectacularidad de cada imagen depende lógicamente del instrumento utilizado para captarla, el de la foto central es el más modesto, pero fue obtenida en las fechas de mayor brillo del cometa, cuando no era visible desde el hemisferio sur

Estas y otras cuestiones son consecuencia de las posiciones de las órbitas de estos cometas, de su situación en ellas y la de la Tierra en la suya, en los momentos clave.

Órbitas diferentes a las de los planetas.

Las órbitas de los cometas son muy distintas de las de los planetas del Sistema Solar, en dos aspectos. Por un lado su gran excentricidad, frente a la casi circularidad de las de los planetas, pero sobre todo porque así como las de éstos están casi en un mismo plano, las órbitas cometarias tienen cualquier inclinación posible. Precisamente por eso se propuso la existencia de la envoltura esférica de la nube de Oort de donde procederían la mayoría de ellos.

Aparte de esta introducción, voy a tratar ahora aspectos más técnicos (ya he dicho que este post correspondería al anexo del anterior), y por ello tengo que poner ya el rombo indicativo de dicho anexo opcional.

 

 Algunas claves:

Hay varios factores que influyen en la actividad de un cometa y en su visibilidad desde la Tierra, como su tamaño, composición y proporción de elementos volátiles, periodicidad, cercanía al Sol de su perihelio, aproximación a nuestro planeta,…

El comportamiento intrínseco de cada cometa es diferente, su comportamiento puede ser imprevisible sobre todo en el caso con los cometas nuevos (los no periódicos o de los que no se tienen datos de pasos anteriores) pero aparte de eso hay circunstancias geométricas que determinarán las condiciones de visibilidad y su espectacularidad desde nuestro planeta, o incluso desde cada uno de los dos hemisferios.

En principio el momento de mayor actividad de un cometa debería corresponder al paso por el perihelio (mínima distancia al Sol) aunque siempre puede mantenerse luego o incluso mejorar ligeramente, y siempre será mayor después de pasar por ese punto, que antes, ya que arrastrará junto a él todas las partículas de gas y polvo que se han desprendido en el momento de máximo calentamiento, y por la inercia de la mayoría de los fenómenos naturales en que las consecuencias ocurren con mayor intensidad después del máximo de las causas (la estación es más extrema después del solsticio, la marea más viva después de la fase llena o nueva y de la hora de culminación de la Luna,…)

Por eso la actividad de los cometas se suelen mantener en los máximos valores unos días o semanas después del perihelio, aunque la evolución de su magnitud (observado desde la Tierra) está condicionada por el acercamiento o alejamiento a nuestro planeta y que en el caso del NEOWISE, por ejemplo, ha acentuado la asimetría.

Curva de brillo del Neowise, elaborada a partir de datos tomados de Cometografia.es (probablemente la mejor web con información siempre actualizada sobre cometas). Se aprecia cómo después del perihelio se mantiene la máxima magnitud, o cómo en fechas de igual distancia al mismo la posterior siempre es mayor que la anterior.

Analicemos los cometas más destacados de los últimos tiempos teniendo en cuenta estas circunstancias: 

1- El más famoso

El ejemplo del Halley es clarificador. Como pasa periódicamente es muy útil para apreciar las diferencias debidas a las distintas posiciones de la Tierra en su órbita cuando el cometa estaba más activo, cerca del perihelio.

Los cometas periódicos se van desgastando poco a poco con cada acercamiento al Sol, pero en pasos consecutivos debería tener una actividad similar.

De hecho el paso de 1910 parece que fue bastante llamativo y nos han llegado imágenes muy evidentes, mientras que de 1986 hay pocas y mucho menos espectaculares, a pesar de que lógicamente los medios técnicos para captarlo eran mucho mejores:

Pero los jóvenes que podáis disfrutar del siguiente paso en 2061 vais a tener un espectáculo impresionante, porque la Tierra estará colocada en un lugar ideal para observar la función en el momento álgido. Yo, ya se lo he apuntado en la agenda a los hijos y espero contárselo a los nietos.

En el siguiente gráfico se recogen las posiciones del cometa y de la Tierra en los tramos de más actividad, desde 30 días antes hasta 45 días después del paso por el perihelio.

Órbita del cometa Halley y posiciones de la Tierra en los periodos de máxima actividad de los dos últimos pasos y del próximo.
En las fechas de las posiciones de la Tierra sobraría el año, porque prácticamente coinciden todos los años, pero se ha incluido para asociar visualmente la situación con el paso correspondiente. 

En el gráfico se puede apreciar:

- En 1910, aunque en los extremos del periodo marcado era casi inobservable por su pequeña separación angular respecto al Sol, ya desde antes del paso por el perihelio pudo observarse de madrugada con una elongación suficiente y muy cercano a la Tierra.

- A quienes estuvimos en este planeta en 1986 nos tocó la peor situación posible de este cometa que se dice que se ve una vez en la vida: Justo en la parte opuesta del Sol, fue totalmente inobservable en el perihelio, y muy levemente primero al principio de la noche y luego al final de la misma. Solo desde el hemisferio Sur (donde se había situado ya al final del tramo destacado) pudo verse con una elongación suficiente y no demasiado lejano (final de las flechas roja y morada)

- En el paso de 2061 en el momento del perihelio, el 2 de junio, la Tierra estará a solo 0.8 U.A. mucho menos que en los dos anteriores pasos, y lo mejor es que estará muy separado angularmente del Sol, con lo que será visible en plena noche, y el añadido para los del h. norte que su declinación será positiva. En la primera quincena de junio dará una imagen excepcional e incluso se seguirá acercando a solo 0.35 U.A. de la Tierra el día 18 cuando la actividad real del cometa se mantenga, y aunque entonces su elongación será pequeña, desde el hemisferio norte seguirá estando sobre el horizonte al principio de la noche. Ya te puedes cuidar, a ver si llegas a verlo ese año.

2- Los más espectaculares de las últimas décadas

Sin duda, el cometa Hale-Bopp en 1997 y el McNaught en 2007 han sido los dos últimos grandes cometas, y ambos se mostraron magníficos, aunque de diferente manera y vistos desde diferentes hemisferios.

Es sorprendente la gran similitud en las órbitas de ambos: Planos orbitales casi perpendiculares a la eclíptica, y situación de la órbita casi idéntica respecto a ésta (situación de los nodos, sentido del  movimiento, situación del perihelio, …) aunque no en las distancias, ni en los tamaños de sus núcleos y por ello en su actividad real y la duración de la misma.

En un primer vistazo casi parecerá que he repetido los gráficos, aunque la escala es muy diferente, cruzando el plano eclíptico en el nodo descendente muy cerca de la órbita de la Tierra el primero, y de la de Mercurio el segundo 

2-a) El C1995 O1 Hale-Boop batió casi todos los records.

Fue observable a simple vista durante 18 meses y cuando se descubrió, en el hemisferio sur, a 13 UA del Sol, se estimó que era 50000 veces más luminoso que el Halley a esa distancia. 

Una de las imágenes que pude obtener de este cometa desde Esguevillas de Esgueva (Valladolid) el 24-3-1997

Su gran brillo intrínseco debido al enorme tamaño del núcleo; y su posición muy alto sobre el plano eclíptico durante todo el invierno de 1997 (y también en fechas anteriores y posteriores) lo hacía destacar en el cielo llamando la atención a los curiosos. Recuerdo que algún compañero del instituto me preguntó qué era esa cosa borrosa que veía todos los días en el cielo mientras conducía el coche para ir a trabajar. 

¿Cómo lo verán en su próximo paso, (teóricamente en el año 4453)? 

Si la parte decimal de su periodo fuese aproximadamente 0.6 (ahora es imposible de precisar tanto, pero las estimaciones no difieren mucho) se situaría a comienzo de año en su nodo descendente a solo unas de 0.1 UA de la Tierra (que estaría en el lugar marcado con un circulito verde), poco después de pasar por su perihelio, en oposición al Sol y observable durante toda la noche. Sin duda, sería un espectáculo histórico probablemente nunca observado por la humanidad.

Pero si la parte decimal del periodo fuera 0.3, la Tierra (en julio) estaría en la parte más lejana de su órbita en los mejores momentos del cometa. Pero aunque el espectáculo fuese algo inferior al que nosotros pudimos disfrutar, la diferencia no sería mucha.

2-b) El C/2006 P1 McNaught fue el más fotogénico, aunque solo desde el hemisferio sur, (entre todas las fotos de cometas que he visto nunca) y de un brillo excepcional pero breve. 

El tamaño del núcleo es mucho más pequeño, pero pasó muy cerca del Sol, (muchos predijeron que no sobreviviría) y llegó a desarrollar una gran cola. A pesar de llegar a una magnitud absoluta mucho más discreta que el Hale-Boop (9.5 frente a -1), las circunstancias geométricas de distancias y posiciones respecto a la Tierra le hicieron el más brillante de los últimos 40 años aunque fuera durante muy pocos días y en malas condiciones. Su magnitud visual desde la Tierra ¡llegó a -6!

No fue espectacular prácticamente hasta llegar al perihelio, y casi enseguida pasó por el nodo descendente hacia el Sur, por lo que los del Norte nos quedamos sin su mejor cara. Además en esos momentos (incluso durante todo el mes anterior) la posición de la Tierra hizo que el cometa estuviese angularmente muy cerca del Sol y solo observable con dificultades en el crepúsculo vespertino.

Estaba tan brillante que yo pude verlo aún de día el 14 de enero, cuando alcanzó una magnitud de casi -6, más brillante que Venus apareció enseguida en el crepúsculo con una magnitud -3.9. Recuerdo que el Sol, a punto de ponerse se escondió tras una nube que no ocultó al cometa y pude verlo. Podrías pensar en una visión excepcional, pero no lo fue tanto. Lo ví de día, pero fue apenas intuído como una ligera y pequeña nubecilla.

Luego pasó al hemisferio Sur, donde desarrolló una espectacular y larguísima cola, pero antes de cumplirse un mes del paso por el perihelio ya dejó de verse a simple vista. Se alejó rápido.

Parece que este cometa tiene una órbita hiperbólica y nunca volverá. Por eso solo se puede imaginar ...¿Qué hubiera pasado si hubiera venido 2 meses después (o 4 meses antes)? A pesar de tener el perihelio muy cercano al Sol, su elongación hubiese sido mayor y se habría visto en su paso ese punto ya al principio de la noche (o antes del alba) muy evidente, por el brillo excepcional que llegó a alcanzar.  

¿Qué hubiera pasado si estos dos cometas de órbitas aparentemente tan similares las tuvieran intercambiadas? El McNaught al no acercarse tanto al Sol habría brillado muchísimo menos y no habría desarrollado su bonita cola. Al contrario, el Hale-Bopp habría sido aún más espectacular, pero con menor elongación y peor situado en el cielo tanto en las cercanías del perihelio como lejos de él. Mejor cada uno con la suya.

3- El que vino casi sin avisar.

Entre los cometas más destacados de las últimas décadas, no podemos olvidarnos del C/1996 B2 Hyakutake, que durante unos pocos días lució su larga y vaporosa cola azulada en los cielos del hemisferio norte, y que para mí fue el que me hizo descubrir, después del fiasco del famoso Halley, que eso de los cometas no era un timo.

El primer cometa que he podido observar claramente a simple vista, y para mí el más espectacular por la longitud y estructura de su cola, en una imagen que obtuve desde las cercanías de Bilbao el 25-3-1996 justo a medianoche (0h T.U.)

Mientras estábamos esperando la llegada del Hale Boop, descubierto ya en 1995 y anunciado como el "gran cometa" que efectivamente luego fue, a finales de enero de 1996 el japonés Yuji Hyakutake encontró un pequeño cometa que en menos de 2 meses iba a pasar muy cerca de la Tierra, a solo 0.1 U.A.

En este caso no merece la pena recoger en el gráfico las diferentes características orbitales ni tramos recorridos y solo pongo dos perspectivas desde distinto punto de vista, marcando el momento de mayor aproximación a la Tierra, el 25 de marzo. Aunque aún faltaba más de un mes para su paso por el perihelio, dio una imagen preciosa con una cola muy fina y fotogénica de tonos azules que abarcaba gran parte del cielo.

Debido a su posición en el momento de mayor proximidad a nuestro planeta, desde latitudes medias del hemisferio norte pudo verse muy alto incluso a media noche.

¿Cómo lo verán cuando vuelva, dentro de algo más de 100000 años si todavía hay alguien por aquí? o lo que es casi lo mismo ¿Qué habría ocurrido si en 1996 hubiese pasado en cualquier otra fecha? No se habría acercado tanto a la Tierra, habría sido uno más de las decenas de cometas débiles que se descubren anualmente y no nos habría dado espectáculo. 

O sea, que en este caso hay dos claros motivos por los que no debemos pensar en sus futuros pasos y no hace falta que se lo cuentes a tus nietos.

4- El último visitante

Con estos ejemplos queda claro que hay diversas circunstancias geométricas que determinan las condiciones de visibilidad de un cometa, aparte de sus características y comportamiento intrínseco.

El cometa del pasado verano era mucho más pequeño que el Halley y por supuesto, que el Hale-Bopp, con lo que su periodo de actividad fue más reducido y más centrado en las fechas próximas al perihelio, pero se acercó mucho más al Sol y eso le hizo darnos espectáculo. Por todo ello en el siguiente gráfico, similar a los de los otros cometas con su recorrido y el de la Tierra en el periodo más interesante, he remarcado solo el periodo de 2 semanas antes del perihelio hasta 4 semanas después.  

Ya he recogido numerosas representaciones de la órbita del NEOWISE y comentado las diferentes circunstancias de su visibilidad en otros artículos  (sobre todo en el anterior a éste y en "El espectáculo continúa"), y solo quiero recalcar un par de detalles que se pueden apreciar en este gráfico.

- Aunque durante el perihelio fue invisible por su proximidad angular con el Sol, el periodo que he tomado coincidió con su mayor proximidad a la Tierra, y también con su mayor latitud eclíptica, lo que benefició a los habitantes del hemisferio norte, y explican las fotos del principio del post ya que desde el sur solo pudo verse antes y después, pero no durante el periodo más espectacular.

- ¿Qué hubiera pasado si...?

Si en su recorrido de más de 6000 años hubiese venido solo unos 2 meses después o 6 meses antes (con la Tierra situada en los lugares indicados en el gráfico) habría sido observado durante el perihelio con suficiente elongación; y en el segundo caso también desde el hemisferio Sur. 

Pero en ambos supuestos desde una mayor distancia de la que pudimos verlo desde el norte en sus mejores días, porque la Tierra habría estado en zonas de su órbita más alejadas del cometa.  En cierta manera ... ¡Nos tocó la lotería!

Mis excusas y algunas soluciones:

En ocasiones puede ser problemático visualizar la realidad en gráficos bidimensionales y por eso he realizado varias proyecciones en cada caso, utilizando datos de https://cneos.jpl.nasa.gov/orbits/. Siento que en las dos dimensiones de tu pantalla no quepan las tres y que quizás he sido demasiado reiterativo con las órbitas.

Pero siempre se pueden buscar soluciones más clarificadoras, muy convenientes por ejemplo cuando se trabaja con alumnado de secundaria:

Cuando en 1996 apareció el Hyakutake trazamos su órbita tridimensional en el aula de Astronomía del instituto de Sestao, situándola adecuadamente, en la misma escala y con la inclinación adecuada, sobre las órbitas de los planetas trazadas en el suelo: 4 piezas desmontables para colocar cuando la ocasión lo requiriese y que pudieran retirase para no molestar en otros momentos.

Con unas piezas de cartón y cinta negra en el borde, añadimos la órbita del Hyakutake a las de los planetas que ya desde cursos anteriores estaban trazadas en el suelo del aula.

Por supuesto, el año siguiente nos propusimos hacer lo mismo con el espectacular Hale-Bopp, pero el gran tamaño del tramo orbital sobre la eclíptica nos lo puso difícil...

Aunque las pruebas, colocando piezas de cartón sobre improvisados andamios, no auguraban un buen acabado, finalmente dejamos una tira estrecha de cartón bien recortada, lo colgamos del techo con hilos y quedó como elemento fijo en el aula que apenas molestaba en el desarrollo de las clases. 

Poco después de publicar el post he encontrado la foto con el resultado final, por lo que lo edito y la incorporo:

El aula del Instituto "Angela Figuera" de Sestao donde se impartían las clases de Astronomía. Aunque la órbita del Hyakutake se retiraba para las sesiones de clase habituales, la del Hale-Bopp quedó fija.

Por cierto, se ha dado la tremenda casualidad de que los 5 cometas que aparecen en este artículo todos ellos han tenido su perihelio en el hemisferio norte eclíptico (el espacio sobre el suelo del aula de mi instituto), donde han pasado solo una pequeña parte de su recorrido, aunque el más fotogénico McNaught deleitó casi exclusivamente a los habitantes del hemisferio austral.

Pero ha sido este hemisferio norte donde han tenido el tramo más significativo y por ello lo he marcado con línea más gruesa en los gráficos. Si aparece otro cometa que haga lo contrario, prometo cambiar este criterio.

Ya estarás saturado con tanto gráfico y tantas órbitas, sobre todo la reiteración con el NEOWISE en los diferentes artículos que le he dedicado en el blog y que ya éste es el último. Pero seguro que no te importaría el que no pase demasiado tiempo antes de que pueda incluir las de otros visitantes futuros.