Alma svela la la composizione chimica insolita della cometa interstellare 2I/Borisov


Immagine artistica della cometa interstellare 2I/Borisov mentre viaggia attraverso il nostro sistema solare. Questo misterioso visitatore proveniente dalle profondità dello spazio è la prima cometa identificata in modo definitivo da un’altra stella.

L’anno scorso un visitatore galattico è entrato nel nostro sistema solare, la cometa interstellare 2I/Borisov. Quando il 15 e 16 dicembre 2019 gli astronomi hanno puntato l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) verso la cometa, per la prima volta hanno osservato direttamente le sostanze chimiche immagazzinate all’interno di un oggetto proveniente da un sistema planetario diverso dal nostro. Questa ricerca è pubblicata online sulla rivista Nature Astronomy.

Le osservazioni con ALMA di un team di scienziati internazionali guidato da Martin Cordiner e Stefanie Milam presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, hanno rivelato che il gas che esce dalla cometa contiene quantità insolitamente elevate di monossido di carbonio (CO). La concentrazione di CO è più alta di quella che chiunque abbia mai rilevato in qualsiasi altra cometa entro 2 unità astronomiche (au) dal Sole, cioè entro meno di 300 milioni di chilometri. 1 La concentrazione di CO di 2I/Borisov è stata stimata tra le nove e le 26 volte superiore a quella di una cometa media del sistema solare.

Gli astronomi sono interessati a saperne di più sulle comete, perché questi oggetti passano la maggior parte del loro tempo a grandi distanze da qualsiasi stella in ambienti molto freddi. A differenza dei pianeti, la loro composizione interna non è cambiata in modo significativo da quando sono nate. Pertanto, potrebbero rivelare molto sui processi che si sono verificati durante la loro nascita nei dischi protoplanetari.

“Questa è la prima volta che abbiamo guardato all’interno di una cometa dall’esterno del nostro sistema solare”, ha detto l’astrochimico Martin Cordiner, “ed è drammaticamente diversa dalla maggior parte delle altre comete che abbiamo visto prima”.

ALMA ha rilevato due molecole nel gas espulso dalla cometa: cianuro di idrogeno (HCN) e monossido di carbonio (CO). Mentre il team si aspettava di vedere l’HCN, che è presente in 2I/Borisov in quantità simili a quelle trovate nelle comete del sistema solare, è stato sorpreso di vedere grandi quantità di CO.

“La cometa deve essersi formata da materiale molto ricco di ghiaccio di CO, che è presente solo alle temperature più basse trovate nello spazio, sotto i -420 gradi Fahrenheit (-250 gradi Celsius)”, ha detto la scienziata planetaria Stefanie Milam.

ALMA ha osservato il gas cianuro di idrogeno (HCN, a sinistra) e il gas di monossido di carbonio (CO, a destra) provenienti dalla cometa interstellare 2I/Borisov. Le immagini di ALMA mostrano che la cometa contiene una quantità insolitamente grande di gas CO. ALMA è il primo telescopio a misurare i gas provenienti direttamente dal nucleo di un oggetto che ci è giunto da un altro sistema planetario.

“ALMA è stata fondamentale per trasformare la nostra comprensione della natura del materiale cometario nel nostro sistema solare – e ora con questo oggetto unico proveniente dai nostri vicini della porta accanto”. È solo grazie alla sensibilità senza precedenti di ALMA a lunghezze d’onda submillimetriche che siamo in grado di caratterizzare il gas che esce da questi oggetti unici”, ha detto Anthony Remijan dell’Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia di Charlottesville, Virginia, co-autore del documento.

Il monossido di carbonio è una delle molecole più comuni nello spazio e si trova all’interno della maggior parte delle comete. Eppure, c’è un’enorme variazione nella concentrazione di CO nelle comete e nessuno sa bene perché. Alcune di queste variazioni potrebbero essere legate al luogo in cui si è formata una cometa nel sistema solare; altre hanno a che fare con la frequenza con cui l’orbita di una cometa la porta più vicina al Sole e la porta a liberare i suoi ghiacci più facilmente evaporabili.

“Se i gas che abbiamo osservato riflettono la composizione del luogo di nascita di 2I/Borisov, allora dimostra che potrebbe essersi formata in modo diverso dalle comete del nostro sistema solare, in una regione esterna estremamente fredda di un lontano sistema planetario”, ha aggiunto Cordiner. Questa regione può essere paragonata alla regione fredda dei corpi celesti ghiacciati oltre Nettuno, chiamata la Cintura di Kuiper.

Il team può solo speculare sul tipo di stella che ha ospitato il sistema planetario di 2I/Borisov.

“La maggior parte dei dischi protoplanetari osservati con ALMA sono intorno a versioni più giovani di stelle a bassa massa come il Sole”, ha detto Cordiner. “Molti di questi dischi si estendono ben oltre la regione in cui si ritiene si siano formate le nostre comete, e contengono grandi quantità di gas e polveri estremamente fredde. È possibile che 2I/Borisov provenga da uno di questi dischi più grandi”.

A causa della sua alta velocità quando ha viaggiato attraverso il nostro sistema solare (33 km/s) gli astronomi sospettano che 2I/Borisov sia stata espulsa dal suo sistema ospite, probabilmente interagendo con una stella di passaggio o un pianeta gigante. Ha poi trascorso milioni o miliardi di anni in un viaggio freddo e solitario attraverso lo spazio interstellare prima di essere scoperta il 30 agosto 2019 dall’astronomo dilettante Gennady Borisov.

2I/Borisov è solo il secondo oggetto interstellare rilevato nel nostro sistema solare. Il primo – 1I/’Oumuamua – è stato scoperto nell’ottobre 2017, e a quel punto era già nel viaggio di ritorno, rendendo difficile rivelare dettagli su comete, asteroidi o altro. La presenza di un coma attivo di gas e polveri che circondava 2I/Borisov ne ha fatto la prima cometa interstellare confermata.

Finché non si osservano altre comete interstellari, la composizione insolita di 2I/Borisov non può essere facilmente spiegata e solleva più domande che risposte. La sua composizione è tipica delle comete interstellari? Nei prossimi anni vedremo altre comete interstellari con composizioni chimiche particolari? Cosa riveleranno su come si formano i pianeti in altri sistemi stellari?

“2I/Borisov ci ha fatto dare il primo sguardo sulla chimica che ha plasmato un altro sistema planetario”, ha detto Milam. “Ma solo quando potremo confrontare l’oggetto con altre comete interstellari, sapremo se 2I/Borisov è un caso speciale, o se ogni oggetto interstellare ha livelli insolitamente alti di CO”.

 

L’asse inferiore di questo grafico mostra l’intervallo delle concentrazioni di monossido di carbonio (o quantità di monossido di carbonio rispetto alla quantità di cianuro di idrogeno) tra le comete del sistema solare. La concentrazione insolitamente alta rilevata in 2I/Borisov, la prima cometa interstellare, è evidenziata in rosso. La cometa indicata all’estrema destra è la C/2016 R2 (PanSTARRS), presumibilmente una cometa del sistema solare con livelli di CO stimati decine di volte superiori a quelli di Borisov.

Fonte

  1. Una cometa conosciuta come C/2016 R2 (PanSTARRS), che proveniva dalla Nube di Oort, aveva livelli di CO ancora più alti di Borisov quando si trovava a una distanza di 2,8 au dal Sole.