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Filtros para observar Cometas: su Cola iónica; análisis espectral

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Sebtor

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« : Sáb, 09 Mar 2024, 19:32 UTC »

Cómo elegir un filtro óptimo para observar la cola iónica de un cometa, un reto que requiere conocer el análisis de su espectro. Experiencias y opiniones.


(bueno, quería preguntar sobre filtros especializados para cometas, y su propia problemática, y para no entrar en offtopic, abro nuevo tema, y adjunto algunas gráficas interesantes.)

mont.aster  

introducción al tema.:



Los cometas son cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol, formados por hielo, polvo y rocas. Se estima que hay unos 10¹² cometas en el Sistema Solar, la mayoría de ellos en dos regiones: el cinturón de Kuiper y la nube de Oort. El cinturón de Kuiper se encuentra más allá de la órbita de Neptuno, a unos 30-50 UA del Sol, y contiene unos 10⁹ cometas. La nube de Oort se encuentra más lejos, a unos 50.000-100.000 UA del Sol, y contiene unos 10¹¹ cometas.

La sublimación de estos cuerpos helados al entrar en el Sistema Solar interior.:



Cuando estos cuerpos helados por X motivos se acercan al Sol, parte de su material se sublima, formando una atmósfera llamada coma, y una o varias colas que se extienden en dirección opuesta al Sol. Estas colas pueden ser de dos tipos: de polvo, o de iones (gas/plasma).

La cola de polvo refleja la luz solar y tiene un color blanco o amarillento, allí encontraremos el reflejo del espectro solar. La cola iónica, en cambio, emite su propia luz debido a la interacción de los iones con el viento solar y el campo magnético interplanetario. La cola iónica suele tener un color azulado o verdoso, y presenta una estructura filamentosa y curvada, arrastrada por el viento solar.



el espectro cometario.:



El espectro de un cometa es el conjunto de longitudes de onda de la luz que emite o refleja. Este espectro puede revelar información sobre su composición química, su temperatura, su velocidad y su actividad. El espectro de un cometa se divide en tres partes: el espectro continuo, el espectro de emisión, y puede que un espectro de absorción, que dependerá de lo que se llama profundidad óptica, dependiente de la densidad, (incluso podrían aparecer sombras).

- El espectro continuo es el que se produce por la reflexión de la luz solar en el núcleo y la cola de polvo del cometa. Es un espectro similar al del Sol, que abarca todo el rango visible e infrarrojo.
- El espectro de emisión es el que se produce por la excitación de los átomos y moléculas de la coma y la cola iónica del cometa. Es un espectro que muestra líneas brillantes en ciertas longitudes de onda, correspondientes a los elementos y compuestos presentes en el cometa. Algunos de los más comunes son el carbono, el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno, el sodio, el hierro y el cianógeno.
- El espectro de absorción es el que se puede producir por la absorción de parte de la luz solar por los átomos y moléculas de la parte de la coma interna del cometa. Es un espectro que muestra líneas oscuras en ciertas longitudes de onda, correspondientes a los elementos y compuestos que absorben la luz. Algunos de los más comunes son el agua, el dióxido de carbono, el metano, el amoníaco y el cianuro de hidrógeno.

 colorido  Para observar el espectro de un cometa se pueden utilizar diferentes tipos de instrumentos, como prismas, redes de difracción o espectrógrafos. Estos instrumentos descomponen la luz del cometa en sus componentes espectrales, que se pueden registrar con una cámara o un detector.

Sin embargo, para observar el espectro de un cometa también se deben tener en cuenta algunos factores que pueden afectar a la calidad y la interpretación de los datos, como la contaminación lumínica, la dispersión atmosférica, el brillo de fondo del cielo, la resolución espectral, la sensibilidad del detector... pobrete  Y para observar la actividad (coma, falso núcleo, cola de polvo, cola iónica) de un cometa se deben tener en cuenta varios aspectos, como el tipo de cometa, la fase de su órbita, la distancia al Sol, la posición del observador, el brillo del cometa, el brillo del cielo, el instrumento utilizado,...  por lo que elegir un filtro adecuado puede ser crucial.


ver:  espectros del Cometa Lovejoy C 2014 Q2


los Filtros para cometas.:



Para mejorar la observación del espectro de un cometa se pueden utilizar filtros que bloqueen o atenúen ciertas longitudes de onda y dejen pasar otras. Dichos filtros se pueden clasificar en dos tipos: de banda ancha o de banda estrecha.

- Los filtros de banda ancha son los que dejan pasar un amplio rango de longitudes de onda, como el visible o el infrarrojo. Estos filtros se utilizan para observar el espectro continuo del cometa y su morfología general. Algunos ejemplos de filtros de banda ancha son el U, el B, el V, el R y el I, que corresponden a las bandas ultravioleta, azul, verde, roja e infrarroja, respectivamente.
- Los filtros de banda estrecha son los que dejan pasar un estrecho rango de longitudes de onda, centrado en una línea de emisión o de absorción específica. Estos filtros se utilizan para observar el espectro de emisión o de absorción del cometa y su composición química. Algunos ejemplos de filtros de banda estrecha son el H-alpha, el OIII, el SII, el CN y el C2, que corresponden a las líneas de emisión del hidrógeno alfa, el oxígeno triplemente ionizado, el azufre doblemente ionizado, el cianógeno y el carbono diatómico, respectivamente.

En general, se recomienda utilizar filtros de banda estrecha que coincidan con las líneas de emisión más intensas de la cola iónica, como el OI (6300 Å), el C2 (5141 Å) o el CN (3880 Å)... Estos filtros permiten resaltar la estructura y el movimiento de la cola iónica, así como estimar su temperatura y densidad.

Sin embargo, también se pueden utilizar filtros de banda ancha que abarquen todo el rango visible, como el V o el R, para obtener una imagen global de la cola iónica y compararla con la de polvo. Estos filtros permiten apreciar el contraste y el color de la cola iónica, así como su longitud y orientación.

En cualquier caso, se debe tener en cuenta que el espectro de un cometa es variable y depende de muchos factores, por lo que se debe estar atento a los cambios que pueda experimentar a lo largo del tiempo. Además, se debe complementar la observación con filtros con otros métodos de análisis, como la fotometría, la polarimetría o la espectroscopía, para obtener una información más profunda sobre el cometa.



- la línea amarilla corresponde al falso núcleo.
- la línea azulada corresponde a una zona mas alejada del centro.



temas relacionados:

Ojo Humano: formación visual del color, sensibilidad, adaptación

Las simulaciones en el laboratorio permiten entender la composición de los cometas.




dejo abierto el debate del tema,

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Astrobotànica

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« respuesta #1 : Dom, 10 Mar 2024, 16:32 UTC »

Comparto la imagen que has adjuntado al otro post del cometa 12/P de Michael Jäger


Michael Jäger @Kome.... 49min:
12P/Pons-Brooks 2024 march 2
18.40 UT 11"RASA QHY600 40min
RGB Michael Jäger


Como he comentado en el otro post gran parte de las colas iónicas están compuestas por cianuro (CN). Emiten a una longitud de onda muy cerca del ultravioleta (385-390 nm) por eso tienen este color azul eléctrico, el problema principal es que la mayoría de filtros de contaminación lumínica cortan a unos 400 nm, el único que he visto que puede respetar las colas iónicas es el Optolong L-Quad Enhance (L-QEF).
Otra línea de emisión destacada es el carbono diatómico que da color mas verdoso, normalmente es el que forma la coma de los cometas que están a menos de 3 U.A del Sol, esta emite a unos 510-520 nm. Los filtros de bandas swan son los mejores para este caso, y los de oxígeno III si no son muy restrictivos también, ya que casi coincide la emisión del Carbono diatómico con el O III.
Un filtro muy interesante para captar cometas y nebulosas es el Optolong L-eNhance, que deja pasar el hidrógeno alfa y el oxígeno III de forma relativamente amplia, dejando paso a la emisión de carbono diatómico también.
Eso si, los filtros de bandas swan seguramente se cargarán la cola iónica. Se puede ver en la imagen de Michael Jäger la diferencia de color verdoso de la coma y azul eléctrico de la cola.

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Sebtor

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« respuesta #2 : Dom, 10 Mar 2024, 19:01 UTC »

El cianuro es una sustancia química que puede tener varias formas. Una de ellas es el anión CN-, formado por un carbono y un nitrógeno con un enlace triple. El cianuro también se refiere a los compuestos que tienen el ion CN- en su fórmula. Un ejemplo es el cianuro de hidrógeno, que puede ser gaseoso o acuoso. Cuando es gaseoso, se llama cianuro de hidrógeno, y cuando es acuoso, se llama ácido cianhídrico. La formulación del cianuro de hidrógeno es HCN.

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stargate

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« respuesta #3 : Dom, 10 Mar 2024, 19:59 UTC »

Buenas tardes.
Tema más que interesante. No conocía esos matices espectrales de los cometas.
Este próximo verano tenemos el cometa C/2023 A3 Tsuchinshan-ATLAS que será visible a simple vista ya que su magnitud será -0.9 -semejante a la estrella Rigel-.
Si tuvierais que optar por un filtro para cámara CMOS a color, ¿cúal sería la opción más adecuada?
Un saludo.
Stargate

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Astrobotànica

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« respuesta #4 : Dom, 10 Mar 2024, 20:42 UTC »

Buenas tardes.
Tema más que interesante. No conocía esos matices espectrales de los cometas.


Depende de la naturaleza del cometa, si es mas polvoriento como ocurrió en el C/2011 L4 o gaseoso como la mayoria de cometas dinámicamente nuevos.
Si saca cola iónica yo optaría por no usar filtro o un filtro de contaminación lumínica que deje paso a la cola iónica (menos de 400 nm).
Desde nuestra latitud lo veremos bien a partir de la segunda quincena de octubre, quizá a medianos de septiembre pero completamente inmerso en la luz crepuscular.

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