Intorduzione

Per la prima volta, l’Osservatorio Swift Neil Gehrels della NASA ha monitorato la perdita d’acqua da una cometa interstellare mentre si avvicinava al Sole. L’oggetto, 2I/Borisov, ha viaggiato attraverso il sistema solare alla fine del 2019.

Borisov non si adatta perfettamente a nessuna classe di comete del sistema solare, ma non si distingue eccezionalmente da esse“, ha affermato Zexi Xing, della Università di Hong Kong e della Auburn University in Alabama che ha guidato la ricerca. “Ci sono comete conosciute che condividono almeno una delle sue proprietà“.

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

I risultati del team sono stati pubblicati nel numero del 27 aprile 2020 di The Astrophysical Journal Letters e sono disponibili online.

Visitatore interstellare scovato da un astrofilo

Le comete sono blocchi di gas congelati mescolati con polvere, spesso chiamati “palle di neve sporche“. Gli scienziati stimano che centinaia di miliardi di loro potrebbero orbitare attorno al Sole. Basandosi sulla velocità di Borisov e sul suo percorso, tuttavia, si ritiene debba provenire dall’esterno del sistema solare. La cometa è solo il secondo visitatore interstellare noto, scoperto due anni dopo il primo oggetto, chiamato ‘Oumuamua, zippato attraverso il sistema solare.

L’astronomo dilettante Gennady Borisov ha scoperto la cometa il 30 agosto, quattro mesi prima che si avvicinasse al Sole. L’identificazione precoce ha dato più tempo agli osservatori spaziali e terrestri per osservazioni di follow-up dettagliate. Ad ottobre, gli scienziati che hanno utilizzato l’Opache Point Observatory a Sunspot, nel New Mexico, hanno scoperto il primo accenno di acqua proveniente dalla cometa. Nei mesi seguenti, il telescopio spaziale Hubble della NASA scattò immagini di Borisov mentre la cometa sfrecciava a circa 100.000 miglia (161.000 chilometri) all’ora.

Rilevamenti delle perdite d’acqua

Mentre una cometa si avvicina al Sole, il materiale congelato sulla sua superficie – come l’anidride carbonica – si riscalda e inizia a convertirsi in gas. Quando arriva a 230 milioni di miglia (370 milioni di chilometri) dal sole, l’acqua vaporizza. Xing e i suoi colleghi hanno confermato la presenza di acqua di Borisov e hanno misurato le sue fluttuazioni usando la luce ultravioletta.

Quando la luce solare rompe le molecole d’acqua, uno dei frammenti è l’idrossile, una molecola composta da un ossigeno e un atomo di idrogeno. Swift rileva l’impronta digitale della luce UV emessa dall’idrossile utilizzando il suo telescopio ultravioletto / ottico (UVOT). Tra settembre e febbraio, la squadra di Xing ha fatto sei osservazioni su Borisov con Swift. Hanno visto un aumento del 50% della quantità di idrossile – e quindi dell’acqua – che Borisov ha prodotto tra il 1° novembre e il 1° dicembre.

All’apice dell’attività, Borisov ha versato 30 litri di acqua al secondo, abbastanza da riempire una vasca da bagno in circa 10 secondi. Durante il suo viaggio attraverso il sistema solare, la cometa ha perso quasi 61 milioni di galloni (230 milioni di litri) di acqua – abbastanza per riempire oltre 92 piscine olimpioniche. Mentre si allontanava dal Sole, la perdita d’acqua di Borisov è diminuita – e lo ha fatto più rapidamente di qualsiasi cometa precedentemente osservata. Xing ha affermato che ciò potrebbe essere stato causato da una varietà di fattori, tra cui l’erosione superficiale, i cambiamenti di rotazione e persino la frammentazione. In effetti, i dati di Hubble e di altri osservatori mostrano che pezzi della cometa si sono spezzati alla fine di marzo.

Siamo davvero felici che il rapido tempo di risposta di Swift e le capacità UV abbiano catturato questi tassi di produzione di acqua“, ha affermato il co-autore Dennis Bodewits, professore associato di fisica ad Auburn. “Per le comete, calcoliamo la quantità di altre molecole rilevate in rapporto alla quantità di acqua. Fornisce un contesto molto importante per altre osservazioni“.

Dati indiretti

Le misurazioni della produzione di acqua di Swift hanno anche aiutato il team a calcolare che la dimensione minima di Borisov è di poco meno di mezzo miglio (0,74 km) di diametro. Il team stima che almeno il 55% della superficie di Borisov – un’area approssimativamente equivalente alla metà di Central Park – stava attivamente perdendo materiale quando era più vicino al Sole.È almeno 10 volte l’area attiva delle comete del sistema solare più osservate. 

Borisov differisce anche dalle comete del sistema solare per altri aspetti. Ad esempio, gli astronomi che lavorano con Hubble e l’Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, un radiotelescopio in Cile, hanno scoperto che Borisov ha prodotto i più alti livelli di monossido di carbonio mai visti da una cometa a quella distanza dal Sole. 

Borisov ha alcuni tratti in comune con le comete del sistema solare. Il suo aumento nella produzione di acqua mentre si avvicinava al Sole era simile agli oggetti precedentemente osservati. Xing e il suo team hanno anche scoperto che altre molecole nell’inventario chimico di Borisov sono simili alle comete “coltivate in casa”. Ad esempio, per quanto riguarda l’idrossile e il cianogeno – un compostoformato da carbonio e azoto – Borisov ha prodotto una piccola quantità di carbonio diatomico, una molecola composta da due atomi di carbonio e l’amidogeno, una molecola derivata dall’ammoniaca. Circa il 25-30% di tutte le comete del sistema solare condividono quel tratto.

Ma le caratteristiche combinate di Borisov rendono difficile una collocazione precisa in ogni singola famiglia di comete nota. Gli scienziati stanno ancora riflettendo sul significato di questo sviluppo di comete in altri sistemi planetari.

I molteplici usi di Swift

Swift è stato sviluppato per studiare i lampi di raggi gamma, le esplosioni più luminose dell’universo. Ma nell’ultimo decennio, Bodewits l’ha usato per saperne di più sulle comete mentre attraversano il sistema solare. La maggior parte della luce UV viene assorbita dall’atmosfera terrestre, quindi gli scienziati devono cercare la firma dell’idrossile dallo spazio. Poiché Swift ha una strategia di osservazione flessibile e tempi di reazione rapidi, può eseguire il monitoraggio a lungo termine di nuovi target interessanti. Le prime cinque osservazioni di Borisov erano composte da istantanee UVOT realizzate in 12 ore e l’ultima era una serie di immagini catturate in 24 ore.

Il team non immaginava che la missione avrebbe contribuito così tanto alla nostra comprensione della scienza planetaria durante la sua costruzione“, ha affermato il ricercatore principale dello Swift S. Bradley Cenko presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. “Ma è un bell’esempio di persone che escogitano modi creativi e potenti per usare le capacità che sono là fuori per fare scienza inaspettata ed eccitante“.

Goddard gestisce la missione Swift in collaborazione con Penn State a University Park, il Los Alamos National Laboratory nel New Mexico e Northrop Grumman Innovation Systems a Dulles, in Virginia. Altri partner includono l’Università di Leicester e il Mullard Space Science Laboratory nel Regno Unito, l’Osservatorio di Brera e l’Agenzia spaziale italiana in Italia.

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