¿Por qué la cabeza de un cometa es verde, pero su cola no?

La cabeza de un cometa a menudo brilla de color verde; la cola en su mayoría no lo hace. Eso incluye al cometa Leonard, que hizo su paso más cercano al sol el lunes y se está alejando nuevamente.

Ahora, un equipo de científicos ha encontrado una explicación detallada de este comportamiento multicromático. La molécula responsable del tono esmeralda es destruida por la luz del sol un par de días después de haber sido creada cerca del núcleo del cometa, dejando casi nada que brille de color verde en la cola.

“Mostramos exactamente cómo sucede eso en el laboratorio mediante el uso de láseres UV, midiendo exactamente cómo se desintegra la molécula”, dijo Timothy W. Schmidt, profesor de química en la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia.

«Descubrimientos como estos podrían algún día ayudarnos a resolver otros misterios espaciales».

Prof. Timoteo Schmidt @schmidtim desde @UNSW El estudiante Jasmin Borsovszky de la Facultad de Química y Honores de Ciencias dirigió el estudio.https://t.co/BujcelNOOc

— Ciencia de la UNSW (@UNSWScience) 4 de enero de 2022

Cuando un cometa, un grupo de hielo y polvo, se acerca al sol, se calienta y sus hielos se convierten en gas, produciendo una atmósfera difusa conocida como coma. La atmósfera incluye moléculas a base de carbono que, a su vez, son bombardeadas con la luz ultravioleta del sol, rompiéndola y despojándola de las piezas exteriores. Eso genera una molécula simple pero frágil conocida como dicarbono, o C2 en notación química. Son dos átomos de carbono unidos entre sí.

Los científicos saben desde hace casi un siglo que los fotones pueden llevar moléculas de dicarbono a un estado excitado. Debido a la naturaleza cuántica del universo, una molécula excitada vuelve a su estado fundamental mediante la emisión de un fotón. Para el dicarbono, el fotón es comúnmente uno de luz verde. Esto explicaba el color verde de las comas del cometa. Pero la aparente escasez de dicarbono en las colas del cometa era un misterio.

Entonces Schmidt recreó lo que está sucediendo en su laboratorio. Para producir dicarbon, comenzaron con moléculas que constaban de dos átomos de carbono y cuatro átomos de cloro y usaron un láser para eliminar los cloros, dejando solo dicarbon. Luego usaron otro láser para romper el dicarbono, midiendo exactamente cuánta energía requería.

A partir de eso, demostraron cómo las moléculas de dicarbono tenían que absorber dos fotones para separarse, y la vida útil de una molécula de dicarbon bañada por la luz solar es de aproximadamente 44 horas. En ese tiempo, las moléculas podrían viajar 80,000 millas más o menos, bastante lejos. Pero las colas de los cometas pueden extenderse millones de millas. Por lo tanto, habría poco o nada de dicarbono, y ningún resplandor verde allí.

Eso encaja en gran medida con lo que se ha observado en los cometas.

equipo de schmidt informó sus hallazgos el mes pasado en un artículo publicado en Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

“Lo que están haciendo es el trabajo preliminar que es fundamental para explicar las observaciones”, dijo Anita Cochran, subdirectora del Observatorio McDonald de la Universidad de Texas, que no participó en la investigación. «Comprender el carbono en el universo es bastante importante, ya que es una especie muy común».

William Jackson, profesor emérito de química en la Universidad de California, Davis, elogió el trabajo pero dijo que probablemente había más en la historia. Señaló que una fotografía de un cometa incluida en el documento muestra no solo una coma verde sino también un ligero tinte verde en la cola.

“Creo que este es un gran ejemplo de la importancia de hacer mediciones de laboratorio y combinarlas con observaciones astronómicas, y tratar de entender lo que ves”, dijo Jackson.

Pero es probable que la luz solar que bombardea produzca dicarbono adicional en las colas del cometa y lleve a las moléculas a una variedad de estados excitados. “Es un poco demasiado simple decir que no ves C2 en la cola”, dijo Jackson.

Este artículo apareció originalmente en Los New York Times.