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10 novembro 2022

Cometas em 2022: C/2017 K2 (PanSTARRS)

Imagem de D. Wipf do Cometa C/2017 K2 (PANSTARRS) obtida em 9 de julho de 2022. 

Um cometa que atingirá mag. 7.0, mas que permanecerá visível por instrumentos ópticos por um longo período de tempo (de outubro de 2022 a março de 2023). Foi em parte uma decepção, pois se esperava que atingisse ao menos mag. 5.0 e ficasse visível à vista desarmada.

Descoberto em maio de 2017, o C/2017 K2 (PanSTARRS) é considerado um habitante da núvem de Oort com uma órbita hiperbólica. Isso significa que pode nunca mais retornar às proximidades do sol depois de seu periélio em 19 de dezembro de 2022. Estima-se que ele levou milhões de anos para sair de sua posição na nuvem a cerca de 50 mil UA de distância do sol para nos visitar em 2022. Esse cometa foi descoberto pelo "Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System" e por isso é chamado Pan-STARRS.

Como será  aparição em 2022.

É um objeto particularmente favorável para observadores do hemisfério sul tendo em vista que o cometa cruza a linha do equador celeste em julho de 2022, permanecendo no hemisfério austral até 2023 inclusive.

O brilho máximo desse objeto é estimado em 7.0, entretanto, podem ocorrer surtos de atividade que aumentarão o brilho de seu núcleo de forma inesperada. De fato, em um interessante artigo de Deborah Byrd podemos ler:

O cometa bate recordes ao se tornar ativo mesmo sob a débil luz do sol distante. Astrônomos nunca viram um cometa ativo tão distante como esse, onde a luz solar é apenas 1/225 daquela que brilha na Terra. As temperaturas lá são da orde de -260C. Mesmo em tais temperaturas congelantes, uma mistura de antigos gelos na superfície - de oxigênio, nitrogênio, dióxido e monóxido de carbone - começou a sublimar e ser lançado como poeira. Esse material se expande em um vasto halo de poeira (de 130 mil quilômetros de diâmetro) chamado coma, que forma um envelope em torno do núcleo.

Esse é portanto um objeto com atividade incomum, mesmo a uma distância muito grande do sol. A variação de luz medida para esse cometa pode ser vista na página de Seiichi Yoshida (aerith) e mostra uma curva com máximo pouco abaixo de 7.0. Um mapa detalhado da posição desse cometa pode ser baixado aqui

Posição orbital do cometa em novembro de 2022. (vanbuitenen)

Referências

 http://www.aerith.net/comet/catalog/2017K2/2017K2.html

https://earthsky.org/space/c2017-k2-panstarrs-farthest-inbound-active-comet/

https://en.wikipedia.org/wiki/C/2017_K2

http://astro.vanbuitenen.nl/comet/2017K2




10 janeiro 2016

Cometas em 2016: C/2013 X1 (Panstarrs)

Cometa PanSTARRS (C/2013 X1) como visto desde Bologna, Itália,
em 12 de Dezembro de 2015. Imagem por Adriano Valvasori.
A observação do cometa Catalina (C/2013 US10) na parte sudeste da América do Sul foi bastante prejudicada pelo período de chuvas de final de ano (em 2015). Isso mostra que observação favorável de cometas nessa parte do planeta Terra deve também contemplar o período ideal de observação, que coincide com os meses secos do ano. Tal é o caso do cometa C/2013 X1 que poderá ser visto em meados de 2016.

Segundo S. Osada (1) esse cometa foi descoberto em Dezembro de 2013 pelo programa Pan-STARRS (2) usando um telescópio no Havaí. Na ocasião o objeto foi fotografado com uma coma minúscula com magnitude 20.0. Pelos elementos orbitais desse cometa (ver 1) sabemos que a excentricidade de sua órbita é aproximadamente unitária, ou seja parabólica. Portanto, seu periélio - que ocorrerá no dia 2 de Abril de 2016 - fará do evento algo único.

Provavelmente, esse cometa poderá ser visto sem o uso de instrumentos, nos meses não chuvosos da América do Sul e o que é melhor, em condições de posição que favorecem o hemisfério sul.

Onde e quando encontrar o C/2013 X1.

A trajetória aparente, em um período de oito meses, desde 15 de Janeiro de 2016, pode ser vista nas Figs. 1 e 2 abaixo. O movimento do cometa é bastante rápido depois de junho de 2016, que corresponde ao período de máxima aproximação da Terra. Escrevendo desde janeiro de 2016, esse objeto pode ser localizado na constelação de Pegasus, com magnitude ~9.0 (Fig. 1). 

Fig. 1 Mapa da posição de C/2013 X1 desde janeiro a junho de 2016.
Fig. 2  Mapa da posição de C/2013 X1 desde junho a agosto de 2016.

Existem várias possibilidades de curva de brilho previstas para o período de melhor aproximação que corresponde ao final de junho de 2016. Em particular, algumas preveem magnitude abaixo de 6.0 para esse período (de novo, conforme gráfico de curva de luz predita em 1) com uma configuração bastante favorável, pois o brilho será maior por conta da proximidade com a Terra (em torno de 0.65 UA ou ~ 100 milhões de quilômetros).  

A observação poderá ser algo prejudicada alguns dias antes e depois da lua cheia, que ocorrerá em 20 de junho. Porém, acreditamos que o período que antecede o 15 de junho (o quarto crescente é em 12 de junho), poderá ser particularmente favorável. Por exemplo, no dia 10 ele está próximo da estrela Eta Piscis Austrinis como mostra a fig 4 que traz um mapa por volta das 4:30 da manhã como visto desde Campinas/SP (Latitude -22 graus sul). Oportunidades para belas poses fotográficas não faltarão. Por exemplo, no dia 4 de junho de 2016 o cometa passa próximo da nebulosa da Hélice (NGC 7293).

De novo, alguns dias antes do dia 20 de junho até aproximadamente 25 de junho, poderá a lua prejudicar a observação a vista desarmada, embora, pelo fato de seu brilho estar abaixo de 6.0, será sempre possível usar um binóculo. Na fig 3 mostramos um mapa de simulação Stellarium para a posição desse cometa no dia 15 de junho de 2016, próximo à constelação de Microscopium. Nesse dia, o cometa poderá ser visto em boa posição durante toda a madrugada (do dia 15). O C/2013 X1 será praticamente um objeto circumpolar, facilitando sua observação no hemisfério sul. 

Fig. 3 Posição do cometa C/2013 X1 no dia 15 de junho de 2016, por volta das 2:00 como visto desde Campinas/Brasil. O ângulo de elevação desse objeto em relação ao horizonte na data é de 60 graus, favorecendo sua observação.
Fig. 4 Posição do cometa C/2013 X1 no dia 10 de junho de 2016, por volta das 4:30 como visto desde Campinas/Brasil.
Em suma, a observação do cometa C/2013 X1 será mais favorável nas duas primeiras semanas de junho de 2016.

Depois disso, seu brilho diminui de forma marcante, podendo ser observado com binóculos ou telescópios até o começo de agosto (mag. ~9.0). Por meio de telescópios, o cometa poderá ser fotografado até meados de novembro de 2016, porém seu brilho reduz drasticamente depois disso. Ainda assim, ele continuará em posição favorável para observadores do hemisfério sul.

Além do Stellarium, efemérides desse objeto poderão ser criadas por meio do recurso disponível na referência (3).

Referências


19 julho 2015

Cometas em 2015: C/2014 Q1

Bela foto tirada por Yuri Beletsky do cometa C/2014 Q1 como visível junto a lua ao cair da noite de 17 de julho de 2015.
Frequentemente, cometas encenam shows sem muito aviso. Esse é o caso do cometa C/2014 Q1 "PANSTARRS" que, não obstante invisível a vista desarmada, é um bom alvo com binóculos ao cair das noites do final de julho de 2015. Esse cometa apresenta fotograficamente duas caudas como visto na figura acima tirada por Yuri Beletsky. Melhor ainda, esse cometa é particularmente visível para observadores do hemisfério sul.

O cometa C/2014 Q1 foi descoberto em agosto de 2014 no consórcio Pan-STARRS pelo telescópio Haleakala e teve seu periélio no dia 6 de julho de 2015. Com magnitude 5.0, ele seria visível a vista desarmada se não fosse o brilho do crepúsculo, o que o faz um bom objeto apenas para binóculos e, obviamente, alvo para fotografias.

A sequência de mapas abaixo mostra a posição do cometa C/2014 Q1 desde o hemisfério sul (para a latitude de Campinas/SP/Brasil) para os dias 19, 20 e 21 de julho de 2015. Clique nos mapas abaixo para uma versão ampliada. Júpiter e Vênus são marcados nesses gráficos com seus símbolos. As linhas em verde mostram a constelação de Leão. A cena é o horizonte ocidental, logo após o ocaso do sol, sendo que esse horizonte está logo abaixo nas figuras.

19 de Agosto de 2015, 18:22 BST desde Campinas/SP.

20 de Agosto de 2015, 18:22 BST desde Campinas/SP

21 de Agosto de 2015, 18:22 BST desde Campinas/SP
Referências






13 março 2013

An Exercise of Astrometry with C/2011 L4 (Panstarrs)

Fig. 1 Intensity plot of C/2011 L4 (March 3 2013). Numbers indicate intensity levels in greyscale (0  - black ; 255 - white)
by Ademir Xavier

On last March 3rd I took some photos of C/2011 L4 (Panstars). Here I present an excercise of astrometry using one of those images to extract some meaningful data from this observation. What I do here can be applied to any other comet image or, in fact, celestial object in the sky. My aim is to show a simple example of practical applicaton of mathematics and geometry in the determination of sizes of celestial objects.

My interest is:
  • To estimate the apparent (in minutes of arc) and real dimension of the tail (in km or mi) of C/2011 L4;
  • To estimate the apparente (in minutes of arc) and real dimension of the coma (in km or mi);
A digital estimate of the comet brightness will not be attempted however, because this would involve a complex process of image calibration.

For that aim, we need:
  1. Comet image with date;
  2. Scale calibration;
  3. Software to extract brightness levels (the so called 'isointensity' curves);
  4. Distance of Earth to the comet at the date;
  5. Comet position angle in relation to the sun at the date;
I should also mention the need of a good sky simulator software (for all practical purposes I will use Stellarium, but other software could work as well). These are the 'inputs' of the work and the 'outputs' are described above, the physical dimension of the comet (at least an approximate value for this dimension).

Below I coment step-by-step all procedures that I used to find the final estimates. This exercise demonstrates a practical aspect of astronomical observation, something that is fully in agreement with the objectives of this blog.

1) Comet image with date

I use the image publish on last March 4 2013 reproduced below. The image was acquired on March 3rd at 22:15 UT and it is an important input for the determination of additional parameters as we will see. 

Fig. 2 Image used for the exercise. (click on the image to enlarge)
2) Scale calibration

Fig.2 shows not only Panstarrs but also a star named HIP 117488 of mag. 7.0. This star was easily identified with Stellarium using the date and time as input for the skymap display. The apparente distance between the star image centroid and the 'comet nucleus' is about 40' (forty minutes of arc) - Fig. 3.
Fig. 3 Estimate of apparent distance between HIP 117488 and comet C/2011 L4 at the date as given by Stellarium. 
Then we calculate the distance in pixels on the image between HIP 117488 and the comet and find 355.1. Therefore the scale factor (Sf) will be

Sf = 40'/355.1 ~ 0.113'/pixel.

This is nearly 6" per pixel and corresponds to the final resolution of the image. Note that this value is the overall resolution of both the combined optics and camera setup.

The resolution above is a practical scale for the determination of the comet dimension. Using Stellarium, we find that at the observation date, the comet-Earth (observer) distance (D) was:

D=1.09843629 AU.

Since 1 AU = 149,597,870,700 meters (92,955,807.273 mi) and Sf in radians is

Sf(rad) = 0.000032763 rad/pixel

then

Sf(km)= Sf(rad)*D(km) = 5383.74 km/pixel (=3345.3 mi/km)

Therefore, each pixel in the image at the comet position corresponds to about 5400 km. The smallest pixel in the image, in particular the one corresponding to the "comet nucleus", is a square of ~5400 x 5400 km, much larger than the expected physical size of that nucleus.

3) Detail analysis of the cometary image

The image is in fact a matrix of intensities on an arbitrary scale (in a grey scale 8 bit image, the intensity goes from 0 to 255). If we extract a small portion of the original image (after converting it to grey scale), say, a square of 35X35 centered at HIP 117488, we get Fig. 4.

Fig. 4 A small sample of the original image showing HIP 117488.
Fig. 5 Intensity surface of Fig. 3 of HIP 117488.

A 3D intensity plot of this image is shown in Fig. 5. This plot was made with Mathcad. What about the cometary image? I resampled the original image to 310 X 460 after converting it to greyscale and the resulting 3D intensity plot is:
Fig. 6 3D intensity plot of the original image showing the comet and HIP 117488. 
The intensity of the coma region is close to 255 (the maximum) and should be compared to the 'background' level between 10 and 15. Another possibility is to ask Mathcad to plot the intensity curves (Fig. 1). The tail length in pixels as estimated using Fig. 1 is about 90.5. Therefore the (aparent) tail length is
  • Apparent Tail(km) = 90.5 x Sf(km) ~ 490 000 km (= ~ 300 000 mi)
  • Apparent Tail(min of arc) = 10.2'

The apparent tail length was small (nearly 1/3 of the moon diameter).
Fig. 7 Intensity plot of the coma.
Fig. 7 is a zoomed version of Fig. 1. If we take the dimension of the coma region as nearly equal to que inner square (between 16 and 24 on the X-axis and 16 and 24 on the Y-axis), a good estimate of the coma condensation will span an area of 8 pixels X 8 pixels or almost 1'x 1'. This corresponds to sphere of ~50000km of diameter. However, if the outer intensity curves are regarded, the coma will have twice that size. Thus  the coma of Panstarrs was estimated to have an apparent size of 2'x2' or 90 000km of extension on last March 3rd.

A minor detail

It could be argued (with reason) that the estimated tail size must be corrected for the geometrical situation shown in Fig.8. The comet tail always points towards the sun (along the Sun-comet line), while we are observing the projection of this line on the perpendicular to the Earth-comet line.
Fig. 8
Fig. 8 depicts the geometrical situation: the apparent tail length is a function of the real tail length and the position angle (alpha) between the Sun-comet line and the perpendicular of the Earth-comet line. Therefore, the real tail length will be

Real Tail(km) = Apparent Tail(km)/cos(alpha).

It is not difficult to see that, for the geometry of Fig. 8:


Now, again using Stellarium we have:

Des = 0.99156172 AU;
phi = 18 deg 40' (elongation angle);

as the Earth-Sun distance and elongation angle for comet Panstarrs at the date, respectively. Therefore, using the above equation we find:

alpha = 26 deg 33',

so that cos (alpha) = 0.8944249989.

The real tail length in km (mi) will be

Real Tail(km) =  90.5 x Sf(km)/cos(alpha) = 545 000 km (~340 000 mi).

Compare this with the Earth-Moon distance (384 400km). There is no accurate definition of a comet tail (that depends on the density of particles such as dust, gas etc). What we can say here, however, is that, given the "definition" of tail as determined by the smallest intensity level on Fig. 1 (30.5), the real tail  extended itself for half a million kilometers in space on the date.

References

03 março 2013

Observação em 3 de Março 2013 do cometa C/2011 l4 (Panstarrs)

ATUALIZAÇÃO (12/3/2013): Haverá uma janela de 10 a 20 minutos apenas para observar esse cometa nas noites que seguem o dia 12/3. Ele não é um objeto visível facilmente à vista desarmada, exceto no caso de observadores muito bem treinados, que morem em lugares elevados e com horizonte ocidental livre de qualquer tipo de nuvem ou neblina. Dependendo da quantidade dessa neblina, nem mesmo binóculos poderão mostrar o cometa. A melhor opção é um telescópio com baixo aumento (grande campo de visão). O C/2011 L4 ou Panstarrs não será mais visível para observadores no hemisfério sul a partir do dia 16/3.


Imagem do cometa C/2011 l4 (Panstarrs) por entre fios de alta tensão em Campinas, SP às 7:15 do horário local. Esta foto foi tirada no alto da Cidade Universitária (UNICAMP).

O cometa pode ser visto à vista desarmada por entre as brumas do crepúsculo. A imagem abaixo é um 'zoom' de outra tomada onde aparece a estrela HIP 117488 de magnitude 7,0 da constelação de Aquário.



06 fevereiro 2013

Cometas em 2013: Panstarrs (C/2011 L4)

ATUALIZAÇÃO (12/3/2013):  Haverá uma janela de 10 a 20 minutos apenas para observar esse cometa nas noites que seguem o dia 12/3. Ele não é um objeto visível facilmente à vista desarmada exceto no caso de observadores muito bem treinados, que morem em lugares elevados e com horizonte ocidental livre de qualquer tipo de nuvem ou neblina. Dependendo da quantidade dessa neblina, nem mesmo binóculos poderão mostrar o cometa. A melhor opção é um telescópio com baixo aumento (grande campo de visão). O C/2011 L4 ou Panstarrs não será mais visível para observadores no hemisfério sul a partir do dia 16/3.
Representação artística do aparecimento do cometa PANSTARRS, totalmente visível a olho nu, na tarde de 7 de Março de 2013, como visto de Campinas/SP as 18:55 ena direção oeste (W). A estrela no canto superior é o planeta Júpiter. A magnitude estimada pode ficar abaixo de 1.0.
Cometas são como gatos: eles tem caudas e só fazem o que querem... (David Levy)
Antes que o cometa ISON (C/2012 S1) faça seu aparecimento no final de 2013, outro cometa poderá ser visível em seu máximo em março de 2013. O telescópio Pan-STARRS do Havaí descobriu esse astro em Junho de 2011. Como cometas levam o nome de seus descobridores, ele ficou conhecido como PANSTARRS ou C/2011 L4. Esse cometa se tornou acessível à equipamentos de amadores a partir de Maio de 2012. De acordo com algumas estimativas otimistas, esse cometa poderá ser mais brilhante do que Vênus, mas cometas são imprevisíveis de forma que essa previsão pode não se confirmar.

O Panstarrs é um cometa aperiódico. Isso significa que ele provavelmente levou milhões de anos para sair da Núvem de Oort (de onde se acredita os cometas originam) para atingir o interior do sistema solar. Depois que ele se aproximar do sol, especialistas dizem que sua órbita será encurtada para apenas 110 mil anos (ou seja, ele levará esse tempo para retornar na vizinhança do sol - o periélio - novamente).

Portanto, esse é um astro que somente será visto uma vez em nossas vidas...

A figura acima é uma representação artística para o cometa c/2011 L4 na tarde de 7 de Março de 2013 aproximadamente as 18:55 caso as condições de visibilidade sejam excepcionais. A magnitude estimada é 0,62 (lembrando que isso pode não ocorrer) e a altura desde o horizonte para o cometa é aproximadamente 9 graus. A cauda deverá ser visível verticalmente como mostra a figura. Nessa data o Panstarrs estará em Cetus (Baleia).

Prognósticos de visibilidade

5 de Março de 2013: o Panstarrs passará próximo da até a 1.1 UA de distância. Um UA equivale à distância entre o sol e a Terra ou 150 milhões de quilômetros;

10 de Março de 2013: O Panstarrs passará próximo ao sol - cerca de 0,3 UA ou tão perto quanto o planeta Mercúrio está do sol. Nessa data, ele provavelmente estará mais luminoso, pois o calor do sol vaporiza material do cometa, o que contribuirá para torná-lo mais brilhante e com uma cauda pronunciada;

Durante Março de 2013: infelizmente, o cometa será um astro favorável para observadores do hemisfério norte, onde aparecerá baixo no horizonte oeste depois do sol desaparecer. Tomando um momento fixo depois do por do sol, ele será um astro localizado sucessivamente mais alto no céu, à medida que se desloque da constelação de Peixes em direção a Pégasos e Andrômeda. Provavelmente, nesse mês  o Panstarrs exibirá sua maior causa de poeria e ficará visível à vista desarmada. 

Abril de 2013: o final de março marcará sua perda de brilho e movimento em direção à declinações mais elevadas no hemisfério norte, tornando-se um objeto circumpolar. Para os observadores no hemisfério sul, ele será um astro de difícil observação, à medida que evanesce e se aproxima do horizonte norte.

A Fig. 1 é uma representação de Panstarrs (baseada no software Stellarium) para o dia 17 de Fevereiro de 2013, as 5:15 da manhã na direção  sudeste (SE). Com mag. 4.0, o cometa seria visível à vista desarmada. A estrela mais brilhante da imagem (canto superior) é Peacock ou alpha Pavonis.

Fig. 1 Representação do cometa Panstarrs como visto na madrugada  de 17/2/2013 desde Campinas/SP na direção SE (aproximadamente 5:15) brilhando à magnitude 4.0 (visível à olho nu).
Na semana que vai de 22 de Fevereiro de 2013 a  9 de Março de 2013, o Panstarrs poderá ser visto, aproximadamente no mesmo horário mostrado na figura, na direção oeste movendo progressivamente para o norte e mudando de brilho desde magnitude 1,6 a 0,5, respectivamente. Mais informações sobre ele serão dadas futuramente.
Fig. 2 Mapa para localizaçaõ do cometa C/2011 L4 durante Fevereiro de 2013. Clique no mapa para ampliação.
A Fig. 2 traz um mapa para a localização do cometa Panstarrs durante Fevereiro de 2012. Note que ele se encontrará baixo próximo ao horizonte na direção leste (antes do nascer do sol) durante a maior parte desse mês.

Em março postaremos outros comentários e posições para este cometa.