Storia delle origini di ‘Oumuamua: Come può essere nato il nostro misterioso visitatore interstellare


Un oggetto simile a ‘Oumuamua prodotto da una simulazione dello scenario di perturbazione di marea proposto da Zhang e Lin.

Dalla sua scoperta nel 2017, un’aria di mistero ha circondato il primo oggetto interstellare conosciuto a visitare il nostro sistema solare, un corpo allungato a forma di sigaro chiamato ‘Oumuamua (in hawaiano per “un messaggero che arriva per primo da lontano“).

Come si è formato e da dove è venuto?

Un nuovo studio pubblicato il 13 aprile su Nature Astronomy offre una prima risposta completa a queste domande.

Il primo autore Yun Zhang degli Osservatori Astronomici Nazionali dell’Accademia delle Scienze cinese e il coautore Douglas N. C. Lin dell’Università della California, Santa Cruz, hanno usato simulazioni al computer per mostrare come oggetti tipo ‘Oumuamua possono formarsi sotto l’influenza di forze di marea come quelle percepite dagli oceani della Terra. La loro teoria della formazione spiega tutte le caratteristiche insolite di ‘Oumuamua.

“Abbiamo dimostrato che oggetti interstellari simili a ‘’Oumuamua possono essere prodotti attraverso un’estesa frammentazione data dalle maree durante gli incontri ravvicinati dei loro corpi parentali con le stelle ospiti, e poi espulsi nello spazio interstellare”, ha detto Lin, professore emerito di astronomia e astrofisica all’Università di Santa Cruz.

La formazione di ‘Oumuamua secondo un’artista.

Scoperto il 19 ottobre 2017, dal Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System 1 (Pan-STARRS1) alle Hawaii, ‘Oumuamua non ha assolutamente nulla a che vedere con nessun’altra cosa nel nostro sistema solare, secondo Zhang. La sua superficie asciutta, la sua forma insolitamente allungata e il suo movimento sconcertante hanno spinto alcuni scienziati a chiedersi se si trattasse di una sonda aliena.

“È davvero un oggetto misterioso, ma alcuni segni, come i suoi colori e l’assenza di emissioni radio, indicano che ‘Oumuamua è un oggetto naturale’,” ha detto Zhang.

“Il nostro obiettivo è quello di elaborare uno scenario completo, basato su principi fisici ben compresi, per mettere insieme tutti gli indizi allettanti”, ha detto Lin.

Gli astronomi si aspettavano che il primo oggetto interstellare da loro rilevato sarebbe stato un corpo ghiacciato come una cometa. Gli oggetti ghiacciati come quelli che popolano la nube di Oort, un serbatoio di comete nelle zone più esterne del nostro sistema solare, si evolvono a distanze molto grandi dalle stelle che li ospitano, sono ricchi di sostanze volatili e spesso vengono gettati fuori dai loro sistemi ospitanti dalle interazioni gravitazionali. Sono anche molto visibili a causa della sublimazione dei composti volatili, che crea il coma (o “coda”) di una cometa quando viene riscaldata dal sole. L’aspetto secco di Oumuamua, tuttavia, è simile ai corpi rocciosi come gli asteroidi del sistema solare, indicando un diverso scenario di eiezione.

Altri ricercatori hanno calcolato che deve esserci una popolazione estremamente ampia di oggetti interstellari come ‘Oumuamua. “La scoperta di ‘Oumuamua implica che la popolazione di oggetti interstellari rocciosi è molto più grande di quanto pensassimo in precedenza”, ha detto Zhang. “In media, ogni sistema planetario dovrebbe espellere in totale circa un centinaio di trilioni di oggetti come ‘Oumuamua. Dobbiamo costruire uno scenario molto comune per produrre questo tipo di oggetti”.

Quando un corpo più piccolo passa molto vicino ad uno molto più grande, le forze di marea del corpo più grande possono fare a pezzi quello più piccolo, come è successo alla cometa Shoemaker-Levy 9 quando si è avvicinata a Giove. I processi di interruzione delle maree possono espellere alcuni detriti nello spazio interstellare, che è stato suggerito come possibile origine per ‘Oumuamua. Ma se un tale processo possa spiegare le caratteristiche sconcertanti di ‘Oumuamua è rimasto altamente incerto.

Zhang e Lin hanno eseguito simulazioni al computer ad alta risoluzione per modellare la dinamica strutturale di un oggetto che vola vicino a una stella. Hanno scoperto che se l’oggetto si avvicina abbastanza alla stella, la stella può strapparlo in frammenti estremamente allungati che vengono poi espulsi nello spazio interstellare.

“La forma allungata è più convincente se consideriamo la variazione della forza del materiale durante l’incontro stellare. Il rapporto tra asse lungo e asse corto può essere anche più grande di dieci a uno”, ha detto Zhang.

Questa illustrazione mostra il processo di interruzione delle maree che può dare origine a oggetti simili a ‘oumuamua.

La modellazione termica dei ricercatori ha dimostrato che la superficie dei frammenti risultanti dalla rottura del corpo iniziale si scioglierebbe a brevissima distanza dalla stella e si ricondensa a distanze maggiori, formando così una crosta coesiva che garantirebbe la stabilità strutturale della forma allungata.

“La diffusione del calore durante il processo di disgregazione delle maree stellari consuma anche grandi quantità di sostanze volatili, il che non solo spiega i colori della superficie di Oumuamua e l’assenza di coma visibile, ma chiarisce anche l’inferita secchezza della popolazione interstellare”, ha detto Zhang. “Tuttavia, alcuni volatili ad alta sublimazione-temperatura sepolti sotto la superficie, come il ghiaccio d’acqua, possono rimanere in forma condensata”.

Le osservazioni di ‘Oumuamua non hanno mostrato alcuna attività cometaria, e solo il ghiaccio d’acqua è una possibile fonte di degassamento per spiegare il suo movimento non gravitazionale. Se ‘Oumuamua è stato prodotto ed espulso dallo scenario di Zhang e Lin, un sacco di ghiaccio d’acqua residua potrebbe essere attivato durante il suo passaggio attraverso il sistema solare. Il degassamento risultante causerebbe accelerazioni che corrispondono alla traiettoria da cometa di ‘Oumuamua.

“Lo scenario di frammentazione delle maree non solo fornisce un modo per formare un unico ‘Oumuamua, ma rappresenta anche la vasta popolazione di oggetti interstellari simili ad asteroidi”, ha detto Zhang.

I calcoli dei ricercatori dimostrano l’efficienza delle forze di marea nella produzione di questo tipo di oggetti. Possibili progenitori, tra cui comete di lunga durata, dischi di detriti e persino super-Terre, potrebbero essere trasformati in pezzi delle dimensioni di ‘Oumuamua durante gli incontri stellari.

Questo lavoro supporta le stime di una vasta popolazione di oggetti interstellari simili a ‘Oumuamua. Poiché questi oggetti possono passare attraverso i domini delle zone abitabili, non si può escludere la possibilità che possano trasportare materia capace di generare vita (chiamata panspermia). “Questo è un campo molto nuovo. Questi oggetti interstellari potrebbero fornire indizi critici su come i sistemi planetari si formano ed evolvono”, ha detto Zhang.

Secondo Lin, ” ‘Oumuamua è solo la punta dell’iceberg. Ci aspettiamo che molti altri visitatori interstellari con caratteristiche simili saranno scoperti in futuro con l’Osservatorio di Vera C. Rubin”.

L’astronomo dell’Accademia Navale degli Stati Uniti Matthew Knight, che è co-leader del team dell”Oumuamua International Space Science Institute e non è stato coinvolto nel nuovo studio, ha detto che questo ricerca “fa una notevole lavoro di spiegazione di una varietà di proprietà insolite di ‘Oumuamua con un unico modello coerente”.

“Dato che i futuri oggetti interstellari verranno scoperti nei prossimi anni, sarà molto interessante vedere se ci saranno delle proprietà simili a quelle di Oumuamua”. Se è così, può indicare che i processi descritti in questo studio sono molto diffusi”, ha detto Knight.

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