La cometa interstellare Borisov

La cometa 2I/Borisov (C/2019 Q4), il secondo visitatore interstellare accertato nel nostro Sistema Solare, è relativamente grande, con dimensioni (stimate) che variano da 2 a 16 km di diametro. È stata individuata dall’astrofilo ucraino Gennadiy Borisov il 30 agosto 2019, e ben presto se ne è accertata la provenienza dallo Spazio profondo: lo studio della traiettoria ha infatti mostrato senza ombra di dubbi che l’oggetto arriva da ben oltre la riserva di comete della nube di Oort, che circonda il Sistema Solare a circa 1 anno luce di distanza. Alla notizia della scoperta, gli astronomi di tutto il mondo sono entrati in azione mobilitando i più grandi telescopi terrestri per misurare la traiettoria del visitatore interstellare e studiare le sue caratteristiche fisiche.

Un gruppo di astronomi diretto da Julia de León (Instituto de Astrofísica de Canarias) ha usato il più grande telescopio al mondo, il GranTeCan (Gran Telescopio Canarias), per ottenere uno spettro visibile della cometa, che in parte sembra somigliare allo spettro delle comete del Sistema Solare. Il gruppo ha anche disegnato l’orbita della Borisov, calcolando che la cometa è entrata nel Sistema Solare dalla direzione delle costellazione di Cassiopea alla velocità di 33,8 chilometri al secondo (122.000 km/h). Un altro team di astronomi, coordinato da Piotr Dybczynski (Mickiewicz University, Poznań, Polonia), ha ipotizzato che la Borisov sia arrivata da Kruger 60, un sistema binario (ossia composto da due stelle) a circa 13,15 anni luce dalla Terra nella costellazione di Cefeo, al confine con Cassiopea.

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La cometa interstellare 2I/Borisov (C/2019Q4) fotografata dal telescopio spaziale Hubble: la Borisov è la prima di cui si ha l’assoluta certezza di una provenienza extrasolare.

Con l’avvicinarsi al Sole, la cometa è diventata più luminosa e il suo nucleo ha iniziato a emettere molta polvere veicolata da fenomeni di sublimazione (la transizione da solido a gas, senza passare dallo stato liquido). Nei gas sono state rilevate molecole di cianogeno (CN), un cianuro formato da carbonio e azoto abbastanza comune nelle comete, e carbonio diatomico (o molecolare, C2). Il rapporto fra questi due elementi mostra una povertà di C2 che, nel Sistema Solare, indica normalmente comete a breve periodo, in orbita nel Sistema Solare interno: nel caso della Borisov, non si conosce la ragione di questo squilibrio. Sulla cometa si è messo al lavoro anche l’Hubble Space Telescope, il telescopio spaziale di NASA ed ESA. L’astronomo inglese David Jewitt (California University) ha ottenuto del “tempo-telescopio”, il 12 ottobre scorso, per osservare la 2I/Borisov con questo eccezionale strumento in orbita attorno alla Terra.

La sua ricerca si è concentrata sull’analisi delle polveri emesse dal nucleo cometario e sulla struttura dell’oggetto, per meglio comprendere la sua forma, il periodo di rotazione e le dimensioni. Hubble ha fotografato la cometa mentre si trovava a circa 420 milioni di km dalla Terra e si muoveva alla velocità di oltre 150.000 km all’ora, nel suo percorso iperbolico attorno al Sole. Le immagini del telescopio spaziale sono le più nitide ottenute finora del visitatore interstellare, che arriverà al suo perielio (il punto di minima distanza dal Sole, che per la cometa sarà di circa due volte la distanza Terra-Sole) il prossimo 7 dicembre.

Una prima analisi dei dati di Hubble è stata eseguita in da un gruppo di lavoro composto da Federico Manzini, Virginio Oldani e Paolo Ochner, collaboratori dell’Osservatorio astrofisico di Asiago. I risultati mostrano che dal nucleo della Borisov si diparte una lunga coda che segue le leggi fisiche del trasporto delle polveri causato dalla pressione di radiazione del Sole, e si osserva anche un getto che fuoriesce lateralmente per poi curvare in direzione della coda (come vogliono le leggi legate all’irraggiamento solare).

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Un’immagine in falsi colori della cometa 2I/Borisov (C/2019Q4) e della sua imponente coda

Considerata la distanza della cometa, Hubble permette di ottenere una buona risoluzione: nel caso della Borisov, a ogni pixel delle immagini corrispondono 81,1 km di superficie cometaria. «Dai dati si può dedurre che il getto raggiunge una distanza dal nucleo compresa tra 1.000 e 2.000 km», afferma Manzini, «prima di perdere completamente la sua collimazione, cioè il confinamento in un fascio ben definito, e disperdersi nell’ambiente dello Spazio.»

Probabilmente si riuscirà a risalire anche alla potenza dell’area di emissione e a quantificare il volume di gas e polveri emesse. «L’emissione di materiale da un’unica area attiva», commenta Manzini, «assolutamente predominante sulle altre, è una peculiarità della cometa Borisov che il nostro team ha messo in evidenza. Questo potrebbe essere un segno distintivo della provenienza interstellare della 2I/Borisov o di altre comete provenienti dalla distantissima nube di Oort.»

Lo spettro visibile della cometa

Lo spettro acquisito da GTC della cometa interstellare C / 2019 Q4 (Borisov) rivela che questo oggetto ha una composizione superficiale non dissimile da quella delle comete del Sistema Solare.  Poco prima dell’alba del 13 settembre, Julia de León, Miquel Serra-Ricart, Javier Licandro, tutti membri del gruppo del sistema solare IAC e Carlos Raúl de la Fuente Marcos, dell’Università Complutense di Madrid, hanno ottenuto immagini ad alta risoluzione e spettri visibili di cometa C / 2019 Q4 (Borisov) usando lo strumento OSIRIS alla 10.4m GTC, installata nell’Osservatorio Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Le osservazioni non erano facili, l’oggetto poteva essere visto solo a bassa quota sull’orizzonte e su una piccola separazione angolare dal Sole. Tuttavia, grazie alle eccellenti condizioni atmosferiche degli osservatori delle Canarie e agli esperti astronomi di supporto telescopio GTC, queste osservazioni impegnative sono state completate con successo.

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Immagine, pannello di sinistra e spettro di riflettanza, pannello di destra, della cometa interstellare C / 2019 Q4 (Borisov) ottenuto dal Gran Telescopio Canarias (GTC) da 10,4 ~ m, situato presso l’Osservatorio El Roque de Los Muchachos (La Palma, Isole Canarie, Spagna)

Miquel Serra Ricart sottolinea che “l’immagine di C / 2019 Q4 mostra un oggetto cometario, con coma e coda ben definiti”. Julia de León aggiunge che “lo spettro di questo oggetto è simile a quello delle comete del Sistema Solare e questo indica che la loro composizione deve essere simile”. Le comete sono fatte di ghiaccio e polvere, sono — nelle parole di Fred Whipple nel 1950 — “palle di neve sporche” formate nelle regioni ultraperiferiche di un disco protoplanetario, dove l’acqua è congelata perché è così lontana dal stella centrale. Fanno parte dei detriti lasciati dopo la formazione dei pianeti giganti. La cometa C / 2019 Q4 è stata scoperta il 30 agosto 2019 da G. Borisov osservando dall’Osservatorio Astrofisico di Crimea, quando l’oggetto era a circa 3 UA dal Sole. La scoperta è stata annunciata dal Minor Planet Center l’11 settembre, 2019 affermando che C / 2019 Q4 sta seguendo un percorso chiaramente iperbolico e che si sta avvicinando al Sole ad alta velocità. La cometa sarà più vicina al Sole, alle 2 AU, all’inizio di dicembre e poi si dirigerà nello spazio interstellare, lasciando il Sistema Solare, per non tornare mai più. Questo è solo il secondo visitatore interstellare confermato dopo l’oggetto interstellare 1I / 2017 ~ U1 (`Oumuamua), scoperto due anni fa.

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L’immagine è la somma di 23 scatti con 260 secondi di posa fatti dall’Hubble Space Telescope: la cometa Borisov (C/2019Q4) è al centro, mentre le tracce di polveri più distanti dal nucleo sono quelle di emissione più vecchia

La cometa C / 2019 Q4 non avrebbe potuto formarsi nel nostro Sistema Solare come lo conosciamo, deve essersi formata attorno a una stella diversa dal Sole ed essere fuggita dalla sua attrazione gravitazionale, probabilmente milioni di anni fa. La cometa C / 2019 Q4 è il primo oggetto chiaramente cometario osservato nel Sistema Solare interno, ma di origine extrasolare. Carlos e Raúl de la Fuente Marcos sottolineano che le loro “simulazioni dirette del corpo a N che utilizzano l’ultima determinazione dell’orbita collocano C / 2019 Q4 ben oltre la sfera di influenza del Sistema Solare solo 50.000 anni fa, muovendosi in entrata a una velocità di quasi 500 volte superiore alla velocità di fuga dal sistema solare a quella distanza. In questo contesto, è difficile escludere un’origine extrasolare per C / 2019 Q4. ”

Per Javier Licandro, i risultati di questa ricerca “mostrano chiaramente che le comete in altri sistemi planetari possono essere simili a quelle del Sistema Solare e potrebbero essersi formate con processi simili a quelli che hanno portato alla formazione delle comete della Nuvola di Oort nel Solare Sistema.”

Kruger 60

Kruger 60 è un sistema stellare composto da due stelle, A e B, invisibile a occhio nudo, situato approssimativamente a 13,05 anni luce dalla Terra alle coordinate 22h 27m 59,5s di A.R. e +57° 41′ 45” di Dec. Venne scoperto e riconosciuto come sistema stellare doppio nel 1890 dall’americano Sherburne Wesley Burnham. Le due stelle orbitano in circa in 44,6 anni e distano mediamente 9,5 UA tra loro, pari a circa 1,42 miliardi di chilometri. A causa dell’eccentricità delle orbite la distanza varia da un minimo di 5,6 UA (0,838 miliardi di km) ad un massimo di 13 UA (1,945 miliardi di km). I semiassi maggiori delle due orbite sono pari a 3,9 (0,583 miliardi di km) e 5,6 UA.

Kruger 60 A è una nana rossa, invisibile a occhio nudo, variabile a brillamento. Il suo tipo spettrale è M3-V. Ha una velocità radiale di -27 km/s (o, secondo alcune fonti, -33 km/s), un moto proprio di 0,99 arcosecondi/anno, magnitudine apparente 9,85, magnitudine assoluta 11,9, diametro 800.000 km, massa pari a 0,26 masse solari, e una luminosità pari a 1/100 di quella del Sole.

Kruger 60 B si trova leggermente più lontano della sua compagna, a circa 13,06 anni luce. È conosciuta anche come LHS 3815 e DO Cephei. È una nana rossa, variabile a flare, la cui luminosità aumenta fino a 3 volte. La Parallasse e il moto proprio sono ovviamente uguali a quelli di Kruger 60 A (rispettivamente 0,24952 secondi d’arco e 0,99 secondi d’arco all’anno) mentre il suo tipo spettrale è M4-V, la velocità radiale è di -32 km/s, la magnitudine apparente è di 11,3, e la magnitudine assoluta è di 13,3. Possiede solo 1/294 della luminosità solare, una massa pari a 0,18 masse solari e un diametro di 500.000 km. Questo ne fa una delle stelle più piccole e leggere che si conoscano.

Come sarà possibile vederla

Il visitatore che arriva dall’ignoto spazio profondo, il 7 dicembre sarà più vicino al Sole che mai. Poi, la cometa interstellare proseguirà la sua traiettoria iperbolica per tornare fuori dal Sistema solare. È la prima cometa interstellare e il secondo oggetto extra-solare che siamo stati in grado di riconoscere, dopo l’esoasteroide dalla forma di sigaro e dal nome hawaiano 1I/‘Oumuamua, e perciò è stato battezzato 2I/Borisov, dove la “I” sta per interstellare e “2” perché è il secondo.

Sarà possibile vederla col telescopio, mentre si avvicina, senza temere per la salute nostra e del pianeta: il 7 dicembre 2I/Borisov sarà nel punto del suo viaggio più vicino alla nostra stella. Ma pur sempre a distanza di 2 unità astronomiche da noi e dal Sole, 300 milioni di chilometri, cioè 2 volte la distanza Terra-Sole. I più fortunati saranno però gli abitanti dell’emisfero australe, nei cui cieli 2I/Borisov raggiungerà la sua massima luminosità tra dicembre 2019 e gennaio 2020, continuando il suo tragitto iperbolico e allontanandosi dal nostro Sistema solare.

Arriva da molto lontano. Addirittura da un altro sistema stellare, come mostrano le ricostruzioni orbitali animate che potete vedere nel canale Twitter di Tony Dunn. E migliaia di astronomi la stanno aspettando al varco. Si chiama C/2019 Q4 Borisov ed è una cometa di cui sentirete parlare a lungo. Ma cosa ne sappiamo, al momento, di questo oggetto alieno che sta varcando la soglia del Sistema solare? Lo abbiamo chiesto all’astronomo Albino Carbognani dell’Istituto nazionale di astrofisica.

La prima volta che ci siamo accorti del suo passaggio è stato un mese fa, il 30 agosto 2019, merito dell’astronomo amatore Gennady Borisov, da cui ha preso il nome. 2I/Borisov ha quindi attirato gli sguardi degli astronomi di tutto il mondo che hanno moltiplicato le osservazioni, finché anche il Minor Planet Center – che si occupa dei piccoli oggetti del nostro Sistema – non ha lanciato la notizia del nuovo oggetto interstellare in avvicinamento. Soltanto qualche giorno fa, il 25 settembre, l’Unione Astronomica Internazionale ha quindi confermato la presenza della cometa “inequivocabilmente” interstellare, con la sua anomala traiettoria.

Questo ha acceso immediatamente gli entusiasmi degli osservatori del cielo, proprio perché è solo il secondo oggetto interstellare che riconosciamo. Questa volta però, a differenza di ‘Oumuamua, il primo alieno che due anni fa aveva attirato la curiosità di tutto il mondo mentre si allontanava indisturbato dal nostro Sistema, ci siamo accorti dell’esocometa prima che raggiungesse il punto più vicino al Sole. E rispetto all’altro oggetto interstellare, 2/I Borisov è molto più grande: dalla sua magnitudine e dalla luminosità si stima che il diametro possa raggiungere i 10 chilometri, contro i 250 metri dell’esoasteroide.

Ma, soprattutto, 2/I Borisov è una cometa. Sfoggia una chioma e un piccolo allungamento della chioma in direzione contraria al Sole. Il suo passaggio è quindi un’occasione unica per studiare la chioma della prima cometa interstellare. A caccia di informazioni, un gruppo di ricercatori condotti da Alan Fitzsimmons dell’Queen’s University Belfast, ha puntato i telescopi di La Palma nelle Isole Canarie sul nostro visitatore e con lo spettrografo Isis ha riconosciuto la presenza di cianogeno, un gas tossico, comune nei processi di formazione delle comete. Insomma, parafrasando quanto scritto dai ricercatori su Astrophysical Journal Letters, l’oggetto interstellare non sembra avere proprietà diverse dalle comete nostrane. Soltanto, questa volta non ci sarà un futuro in cui reincontreremo la cometa: il visitatore Borisov se ne andrà.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. “Interstellar Visitors: A Physical Characterization of Comet C/2019 Q4 (Borisov) with OSIRIS at the 10.4 m GTC”, AAS20106. Preprint: https://www.dropbox.com/s/c8j9acjuce2fx3d/deLeonC2019Q4_V3.pdf?dl=0 
  2. Kruger 60A, su ari.uni-heidelberg.de.  Kruger 60B, su ari.uni-heidelberg.de. 
  3. Nature Astronomy l’articolo “Initial characterization of interstellar comet 2I/Borisov“, di Piotr Guzik, Michał Drahus, Krzysztof Rusek, Wacław Waniak, Giacomo Cannizzaro e Inés Pastor-Marazuela
  4. Effemeridi accurate https://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=2I

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