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New Horizons: a caccia di un nuovo obiettivo

I dati della missione New Horizons  stanno fornendo nuovi indizi su come si sono formati i planetesimi, e da questi i pianeti. Potrebbe non essere l’ultimo oggetto incontrato dalla sonda.

Modello del sistema Arrokoth, visto da due diverse angolazioni, con indicazione dell'orientamento dell'asse di rotazione (in rosso) e degli assi minori dei due lobi (blu e verde)
Modello del sistema Arrokoth, visto da due diverse angolazioni, con indicazione dell’orientamento dell’asse di rotazione (in rosso) e degli assi minori dei due lobi (blu e verde)Credits: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko

Quasi due anni fa, precisamente il 1° gennaio 2019, la sonda New Horizons ha sorvolato l’antico oggetto KBO inizialmente battezzato 2014 MU6, divenuto poi Ultima Thule e infine Arrokoth. Questa visita fugace ma prolifica ha consentito un significativo progresso nella comprensione di come si sono formati i pianeti, ad opera di oltre 200 ricercatori che ha riportato questi risultati in tre articoli sulla rivista Science e durante una conferenza stampa il 13 febbraio, presso la riunione annuale dell'”American Association for the Advancement of Science” a Seattle.

“Arrokoth è l’oggetto più distante, più primitivo e incontaminato mai esplorato da vicino, quindi sapevamo che avrebbe avuto una storia unica da raccontare”, ha affermato Alan Stern, investigatore principale di New Horizons, del Southwest Research Institute di Boulder, Colorado.

Le prime immagini post-flyby trasmesse da New Horizons hanno mostrato che Arrokoth è costituito da due lobi collegati, una superficie liscia e una composizione uniforme, probabilmente incontaminata e primordiale. Nei mesi seguenti, lavorando con dati a risoluzione sempre più elevata e con sofisticate simulazioni al computer, il team della missione ha realizzato un quadro di come Arrokoth deve essersi formato.

La loro analisi indica che i lobi di questo oggetto a “contatto binario” erano un tempo corpi separati che si formarono vicini tra loro e con una bassa velocità relativa; essi cominciarono ad orbitare l’uno intorno all’altro e  successivamente si sarebbero uniti delicatamente per creare l’oggetto lungo 35 km.

Questo favorisce l’idea che Arrokoth si sia formato direttamente dal collasso gravitazionale di una nuvola di particelle solide nella nebulosa solare primordiale, piuttosto che da un accrescimento gerarchico che parte dalla formazione di nuclei di polvere fino a planetesimi sempre più grandi.

3D Arrokoth small
Animazione che mostra l’aspetto tridimensionale di Arrokoth, fotografato da angolazioni differenti. –  Credits: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko

 “Proprio come i fossili ci raccontano come si sono evolute le specie sulla Terra, i planetesimi ci raccontano come i pianeti si sono formati nello spazio”, ha affermato William McKinnon, co-investigatore di New Horizons e autore principale dell’articolo su Science di questa settimana. “Arrokoth sembra non essersi formato attraverso collisioni violente, ma in una danza più intricata in cui i suoi costituenti hanno lentamente orbitato tra loro prima di riunirsi.”

Altre due importanti prove supportano questa conclusione. Il colore e la composizione uniformi della superficie di Arrokoth mostrano che il KBO si sia formato da materiale circostante, come prevedono i modelli di collasso della nuvola locale, piuttosto che un miscuglio di materia proveniente da parti più separate della nebulosa, come potrebbero prevedere i modelli gerarchici.

Le forme appiattite di ciascuno dei lobi di Arrokoth, così come il notevole allineamento dei loro poli ed equatori (figura in apertura), indicano una fusione più ordinata da una nuvola in collasso. Inoltre, la superficie liscia e leggermente craterizzata di Arrokoth indica che il suo aspetto è rimasto ben conservata dalla fine dell’era della formazione del pianeta. Gli ultimi articoli forniscono  nell’insieme un quadro molto più completo su Arrokoth perchè si basano su una quantità di dati 10 volte superiore a quella del precedente resoconto di Maggio.

Arrokoth
Immagine a colori processata per mostrare minime differenze  di albedo – Credits: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Roman Tkachenko

Adesso che il download di quei dati è praticamente completo, New Horizons continua a effettuare nuove osservazioni remote su altri oggetti della fascia di Kuiper, rilevandone la curva di luce per dedurne rotazione e forma.

La sonda continua anche a mappare la radiazione cosmica e l’ambiente di polvere nella fascia di Kuiper e, quest’estate, il team inizierà a utilizzare grandi telescopi a terra per cercare nuovi KBO che potrebbero diventare un possibile obiettivo per un flyby finale, se il tempo e il carburante a disposizione consentiranno la necessaria correzione di rotta.

Proxima Centauri
Immagini di Proxima Centauri (a sinistra) e Wolf-359 (a destra) riprese da un telescopio terrestre a fine 2019; i cerchietti verdi ne indicano le posizioni che dovrebbero occupare nelle immagini di NH tra un mese. – Credit: William Keel/University of Alabama/SARA Observatory

Infine, è stata lanciata una simpatica iniziativa per incoraggiare gli astrofili di tutto il mondo a fotografare, il 22 e 23 aprile prossimo, due nane rosse a noi vicine: Wolf-359 e la celebre Proxima Centauri. In quella data, infatti, anche New Horizons le fotograferà e questo permetterà di realizzare la misura di parallasse con la più ampia base mai utilizzata: quasi 8 miliardi di km!

Questo permetterà di misurare una parallasse stellare ben superiore ad 1 secondo d’arco, cosa mai avvenuta nella storia. Come sarebbe bello fare queste misure normalmente da una posizione così remota, utilizzando però uno strumento dedicato e ad alta precisione come il satellite Gaia!

La sonda New Horizons è adesso a 7,1 miliardi di chilometri dalla Terra, funziona normalmente e viaggia attraverso la fascia di Kuiper a circa 50400 chilometri all’ora.

New Horizons
Posizione e traiettoria attuali di NH. – Source: NASA/JPL/APL/SwRI

La sonda New Horizons è a caccia di un nuovo obiettivo

Dopo Plutone e Arrokoth, New Horizons cerca nuovi oggetti nella Fascia di Kuiper da studiare da vicino: si sta facendo aiutare dal telescopio Subaru.

Non le è bastato entrare nella storia con lo storico flyby di Plutone, né svelare i segreti di Arrokoth, l’oggetto transnettuniano più lontano e primitivo mai esplorato da una missione spaziale. La sonda della NASA New Horizons è pronta a concentrarsi su un nuovo obiettivo, che sta cercando tra i corpi minori ghiacciati della Fascia di Kuiper. Per mettere a fuoco il suo prossimo target, la viaggiatrice celeste ha chiesto aiuto al telescopio giapponese Subaru, situato sulla cima del Mauna Kea, un vulcano dormiente sulla maggiore delle isole Hawaii.

La Fascia di Kuiper, una regione che si estende al di là dell’orbita di Nettuno, è ricca di frammenti del disco protoplanetario solare che non riuscirono ad aggregarsi fino a formare pianeti veri e propri, e sono rimasti di piccole dimensioni. Questi corpi minori, i planetesimi, potrebbero raccontare informazioni interessanti sul Sistema Solare delle origini: dettagli sulla loro formazione sono già emersi dall’analisi di Arrokoth, l’oggetto simile a un asteroide binario di recente avvicinato dalla New Horizons.

Nonostante la loro elevata concentrazione, i planetesimi sono disseminati in un’area molto vasta. Ecco perché Subaru, con il suo specchio primario di 8,2 metri di diametro e un ampio campo di osservazione, dovrebbe aiutare la sonda a individuare i più promettenti. Dalle osservazioni con il telescopio – l’ultima delle quali in programma per agosto – il team di missione si aspetta di trovare un centinaio di oggetti di Kuiper, una cinquantina dei quali osservabili, a distanza, dalla sonda. Attualmente il telescopio sta studiando un’area di cielo equivalente a 18 Lune piene.

Le osservazioni coordinate di New Horizons e Subaru sveleranno dettagli importanti sulla natura di questi misteriosi semi primordiali del nostro sistema planetario. Se infatti, da Terra, i planetesimi appaiono investiti in pieno dalla luce solare, dalla prospettiva più ravvicinata di New Horizons sono rischiarati solo per metà, una diversa angolazione della luce che potrebbe aiutare a vedere meglio alcune conformazioni della superficie.

Ma la speranza è che uno di questi oggetti si trovi nell’orbita giusta per essere raggiunto in uno degli ormai celebri rendezvous della sonda, abituata a scegliere i suoi target… in corsa. Dopotutto, Arrokoth fu scoperto nel 2014, 8 anni dopo il lancio di New Horizons.

Sulla formazione dei planetesimi

Nell’attuale sistema solare, questi piccoli corpi sono generalmente classificati in base alla loro dinamica e composizione. Essi possono diventare per esempio comete, oggetti della fascia di Kuiper oppure asteroidi troiani.

Una teoria largamente accettata, la cosiddetta ipotesi planetesimale di Viktor Safronov, afferma che i pianeti si formino grazie a granelli di polvere che collidono e si aggregano per formare corpi sempre maggiori. Raggiunte le dimensioni di un chilometro, possono attrarsi a vicenda tramite la propria forza gravitazionale, aggiungendo altra massa che contribuisce alla crescita degli oggetti fino a diventare dei protopianeti.

Gli oggetti minori dei planetesimi, invece, seguono il moto browniano oppure seguono movimenti turbolenti nel gas che causano collisioni le quali conducono alla loro aggregazione. I planetesimi si possono formare anche in uno strato molto denso di granelli di polvere caratterizzato da una grande instabilità gravitazionale nel piano centrale di un disco protoplanetario. Molti planetesimi vengono alla fine distrutti da collisioni violente, mentre i pochi di grandi dimensioni sopravvivono a questi scontri, continuando a crescere fino a diventare protopianeti e, infine, pianeti.

Si pensa che circa 3,8 miliardi di anni fa, dopo un periodo conosciuto come l’intenso bombardamento tardivo (LHB), la maggior parte dei planetesimi del nostro sistema solare siano stati espulsi in orbite distanti come la nube di Oort, oppure che si siano scontrati con oggetti di dimensioni maggiori grazie alle spinte gravitazionali dei pianeti gioviani (in particolare Giove e Nettuno). È possibile che alcuni planetesimi siano diventati lune, come Fobos e Deimos (le lune di Marte), oppure come le piccole lune dei pianeti gioviani.

I planetesimi sopravvissuti fino al giorno d’oggi sono molto preziosi per gli scienziati in quanto contengono informazioni che riguardano la nascita del nostro sistema solare. Nonostante l’esterno sia stato sottoposto ad intense radiazioni solari che potrebbero aver alterato la loro composizione chimica, il loro interno potrebbe contenere materia incontaminata dai tempi della formazione.

Questo fa diventare ciascun planetesimo una capsula del tempo e la loro composizione potrebbe fornirci informazioni preziose sulle condizioni sulla nebulosa solare nella quale si è formato il nostro sistema planetario.

 

Riferimenti e approfondimenti

  1. Neil F. CominsDiscovering the Essential Universe, 2001
  2. Alla scoperta della Essential Universo da Neil F. Comins (2001)
  3. Linda T. Elkins-Tanton, et al .: planetesimi – La differenziazione precoce e conseguenze per i pianeti. Cambridge University Press, Cambridge 2017, ISBN  9.781.107,118485 millions
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