Il Tredicesimo Cavaliere

Scienze dello Spazio e altre storie

Asteroidi cometari o comete asteroidali?

Mi piace andare a curiosare tra le pieghe del passato su che cosa gli studiosi (guai usare il termine scienziato… ma io credo che sia il termine giusto anche per loro!) pensavano riguardo a fenomeni che oggi sembrano non avere più segreti. Sembra, perché in realtà la conoscenza completa non viene mai raggiunta (per fortuna!) ma ogni nuovo dato è la pista di lancio per ulteriori indagini.

Le comete, ad esempio, sono uno spettacolare fenomeno che di tanto in tanto il cielo ci offre, fenomeno che ha ispirato leggende fin dai tempi più antichi. Secondo i miti greci, la cometa rappresenta la chioma disciolta della regina Merope, una delle sette figlie di Atlante e Pleione, raffigurate nel firmamento dalle Pleiadi. Merope si distingue però dalle altre perché brilla di luce rossa: si vergogna, racconta la leggenda, per essere stata l’unica tra le sue sorelle ad avere sposato un comune mortale, Sisifo; di lui si dice che fu talmente furbo e privo di scrupoli, da riuscire a beffare non solo gli uomini e gli dei, ma anche la Morte.

Igino presenta così Merope nel poema “Miti”, 192-194:

Perciò, espulsa dal coro delle sorelle,
triste si discioglie le chiome, e viene detta cometa
oppure longode, perché si estende in lunghezza.

Spesso il passaggio di una cometa coincideva, o veniva fatto coincidere, con un evento straordinario (basti ricordare la “suggestiva” cometa nell’anno di nascita di Gesù) oppure commemorava un personaggio importante: Ovidio nelle Metamorfosi, celebrando l’apoteosi di Giulio Cesare e dell’imperatore Augusto, accomuna entrambi ad una cometa.

I testi del passato non ci riferiscono solo testimonianze emotive legate alle comete; ci furono scrittori, studiosi e filosofi che tentarono di spiegare il fenomeno da un punto di vista oggettivo, più razionale, quasi scientifico: testimonianze da cui traspare, però, la consapevolezza di essere ancora inadeguati per poter dare risposte significative.

Lucio Anneo Seneca scrive in “Naturales Questiones”:

Non stupiamoci se ancora si ignori la legge del movimento delle comete, che appaiono così raramente; e che ancora non si conosca il principio e la fine della rivoluzione degli astri a così enorme distanza. Non sono nemmeno cinquecento anni che la Grecia ha contato le stelle e ha dato loro dei nomi […]. Verrà il giorno che attraverso uno studio di parecchi secoli i fenomeni attualmente nascosti ci appariranno evidenti; e i nostri posteri si meraviglieranno che ci siano sfuggite delle verità così chiare.

 Ed oggi “i posteri” quanto sanno riguardo a questi oggetti simili agli asteroidi?

Per la gioia dei sostenitori di un’origine extraterrestre della vita, ecco ciò che nel 2010 Nir Goldman del Lawrence Livermore National Laboratory ipotizzò: l’impatto di una cometa sulla Terra in via di formazione avrebbe potuto produrre i componenti base della vita, gli amminoacidi. Dopo aver utilizzato programmi di simulazione di tale fenomeno al computer, ora Goldman, con colleghi dell’Imperial College London e l’Università del Kent, ha iniziato a sperimentare il processo in laboratorio. Ha sparato alla velocità di 7.15 km/s un proiettile di acciaio all’interno di un miscuglio a base dei componenti ghiacciati trovati in una cometa (acqua, ammoniaca, metano, biossido di carbonio), l’impatto ha generato il grado di energia necessario a produrre numerosi tipi di amminoacidi costituenti le proteine, amminoacidi non proteici ed anche i loro precursori. Questo potrebbe supportare l’ipotesi che l’inizio del processo di costruzione della vita sarebbe iniziato nel periodo del Bombardamento Pesante (Late Heavy Bombardment) tra i 4.1 e i 3.8 miliardi di anni fa, quando le collisioni erano diffuse nel sistema solare interno.

 fig.2Fig. 1 Le comete contengono composti come acqua, ammoniaca, metanolo e anidride carbonica, fornendo così le materie prime che, al momento dell’impatto con la Terra primordiale, avrebbe prodotto un abbondante approvvigionamento di energia per produrre amminoacidi e far ripartire la vita. Credit to: Lawrence Livermore National Laboratory.

 In effetti le comete sono corpi ricchi di ghiaccio di diversa natura chimica, che al calore del sole sublima, rendendo visibili le caratteristiche che le contraddistinguono, la chioma e la coda. Tuttavia, la maggior parte della massa di una cometa è contenuta all’interno di un nucleo centrale relativamente piccolo e di grande interesse scientifico per la sua probabile identità con i planetesimi delle regioni esterne del disco protoplanetario. Planetesimi cometari formatisi vicino a Urano e Nettuno dovrebbero essere stati assorbiti da questi pianeti o scagliati lontano, perfino espulsi dal Sistema Solare, da una sorta di fionda gravitazionale, dovuta a perturbazioni generate da oggetti esterni e si sarebbero concentrate in quella zona, ancora teorica, chiamata “nube di Oort”. Invece, planetesimi al di là dell’orbita di Nettuno, immuni dai disturbi gravitazionali dei due pianeti, sarebbero rimasti nel luogo di formazione ed oggi sono visibili nella fascia di Kuiper. Sono queste due zone ad agire come un serbatoio di comete, di breve periodo la seconda e di lungo periodo la prima.

 Si sa anche che non tutte le comete raggiungono il Sole. E questo perché nel loro percorso di avvicinamento incontrano dei punti critici in cui rischiano la frantumazione, i Red Line. Tali linee sono indicate dal punto di distanza dal Sole a cui altre comete, ormai diventate campione, si sono disintegrate. Queste sono riportate nel grafico delle Curve di Luce Secolare, ovvero i grafici che mostrano la variazione di luminosità nella storia di una cometa. Il superamento di tutte queste zone critiche, senza un elevato grado di destabilizzazione, permetterà alla cometa di rendersi visibile, talvolta anche ad occhio nudo.

 E riuscirà ISON a superare tutte le Red Line e salire sul podio della cometa del secolo? Mah, siamo solo al 13° anno del nuovo secolo e vista la variabilità di comportamento di questi oggetti, è un po’ azzardato assegnarle questo primato! Comunque, la cometa è ora visibile ad occhio nudo dal 17 novembre al mattino prima dell’alba, dal momento che ha superato il tratto più critico tra il 2 e il 7 novembre, quando ha attraversato in 6 giorni ben 5 linee rosse. Dopo il 28 novembre, supponendo che sopravviva intatta al suo eccezionale passaggio vicino al Sole, dovrebbe esserlo la sera dopo il tramonto.

fig.3

Fig.2 Il grafico illustra la curva di luce secolare della cometa Ison e le Red Line  presenti lungo il suo percorso verso il Sole.(doppio click per allargare)

 

fig.4

Fig. 3 Il grafico illustra la curva di luce secolare della cometa Ison al suo passaggio al perielio. (doppio click per allargare)

 

Ignacio Ferrin e il suo team dell’Università of Antioquia (Medellin, Colombia) hanno scoperto che la fascia principale di asteroidi (MBC) tra Marte e Giove, è un enorme cimitero di rocce cometarie inattive o estinte. Gli oggetti che la compongono hanno tutti orbite di tipo asteroidale, ma molti si comportano come comete, sublimando i ghiacci che li compongono, nascosti in profondità vicino al nucleo. È stata rintracciata su di essi una nuova attività, in conseguenza di leggere modifiche della temperatura, verificatesi per perturbazioni gravitazionali di Giove, che hanno comportato uno spostamento delle loro orbite un po’ più vicino al Sole.

Una diminuzione nella distanza al perielio comporta una variazione nella quantità di energia ricevuta. Le comete con un raggio tra i 50-150 metri generalmente hanno sublimato tutto il ghiaccio presente e quindi sono completamente estinte. Ma oggetti con un nucleo un po’ più grande possono resistere alla sublimazione ad una determinata profondità e divenire così quiescenti fino ad un nuovo apporto di energia. Il team sostiene che negli ultimi tempi i nuclei cometari quiescenti nella fascia principale degli asteroidi hanno diminuito la loro distanza al perielio e così la maggior parte di questi ha rinvigorito la propria attività sia in perielio che subito dopo di questo, a differenza delle comete classiche che presentano il culmine della loro sublimazione prima di raggiungerlo. Tale lavoro si presenta come un’ipotesi alternativa a quella che considera responsabili della ripresa di attività delle vecchie comete il vento solare o le collisioni nella fascia degli asteroidi.

fig.1

Fig.4 Queste illustrazioni mostrano la cintura di asteroidi al giorno d’oggi e nel primo Sistema Solare, collocata tra il Sole (al centro) e i quattro pianeti terrestri (vicino al Sole) e Giove (in basso a destra). L’immagine in alto mostra il modello convenzionale per la fascia di asteroidi, in gran parte composto di materiale roccioso. L’immagine centrale mostra il modello proposto, con un piccolo numero di comete attive ed una popolazione di comete dormienti. Il diagramma in basso mostra come la cintura di asteroidi potrebbe essersi presentata nel Sistema Solare, con vigorosa attività cometaria.

Credit: Ignacio Ferrin / Università di Antioquia (doppio click per allargare)

 

Potrebbe confermare questa ipotesi anche ciò che sta accadendo a P/2013 P5, asteroide di tale fascia che è subito apparso anomalo, in quanto circondato da un alone nebuloso e lattiginoso, simile a quello di una cometa. Per indagare su tale comportamento è stato utilizzato il telescopio spaziale Hubble, che nel settembre scorso ha fornito foto dell’oggetto a distanza di tredici giorni. Risultato: P/2013 P5 emette nello spazio non uno ma ben sei flussi di materia, lunghi alcune migliaia di chilometri e disposti a ventaglio intorno al nucleo centrale.

 fig.5

Fig.5 Immagini dell’“asteroide P/2013 P5” riprese il 10 settembre (a sinistra) e il 23 settembre (a destra) dal telescopio spaziale Hubble. (NASA/ESA). Credit: David Jewitt – UCLA (doppio click per allargare)

 

David Jewitt, del Department of Earth and Space Sciences (University of California, Los Angeles – UCLA), sostiene che la causa non sia stato sicuramente l’impatto con un altro corpo roccioso, perché lo avrebbe disintegrato o comunque ne avrebbe disseminato i detriti in modo radiale. L’ipotesi più plausibile è che l’irraggiamento solare abbia indotto su questo corpo celeste il cosiddetto effetto YORP (Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack) un insieme di fattori che, in aggiunta al calore proveniente dal Sole, assorbito in modo eterogeneo (maggiore sul lato illuminato e minore sul lato in ombra), hanno influito sulla variazione della velocità di rotazione dell’asteroide. In conseguenza di ciò il corpo potrebbe aver subito la destabilizzazione dell’equilibrio tra la sua debole forza gravitazionale e la forza centrifuga, aumentata per l’incremento della velocità di rotazione. A questo punto, i materiali disgregati si sarebbero distribuiti lungo il piano equatoriale di rotazione, per disperdersi poi nello spazio formando le code “cometarie” osservate.

 Quindi non più solo due fasce-serbatoio di comete, ma ben tre!

 SIMONETTA ERCOLI

Fonti:

1) Centauri Dreams, ‘Graveyard Comets’ in the Asteroid Belt by Paul Gilster on August 7, 2013

2) Centauri Dreams, Comet Impacts and the Origin of Life by Paul Gilster on September 17, 2013

3) Ferrin et al., “The location of Asteroidal Belt Comets (ABCs) in a comets’ evolutionary diagram: The Lazarus Comets,” in press at Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

4) THE EXTRAORDINARY MULTI-TAILED MAIN-BELT COMET P/2013 P5 by David Jewitt

The Astrophysical Journal Letters, 778:L21 (4pp), 2013 November 2013

http://astronomia.udea.edu.co/cometspage/REDLINES.html

http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1305/1305.2621.pdf

http://www2.ess.ucla.edu/~jewitt/P2013P5.html

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25 novembre 2013 - Posted by | Astrofisica, News, Planetologia, Scienze dello Spazio | , , , , , ,

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