La missione Swift ha osservato la perdita d’acqua dalla cometa interstellare Borisov


Per la prima volta, l’Osservatorio rapido della NASA Neil Gehrels Swift Observatory ha rilevato la perdita d’acqua da una cometa interstellare durante il suo avvicinamento al Sole e anche dopo il passaggio al perielio.


La cometa 2I/Borisov ha viaggiato attraverso il sistema solare alla fine del 2019.

“La cometa Borisov non si inserisce perfettamente in nessuna classe di comete del sistema solare, ma non si distingue eccezionalmente da esse”, ha detto Zexi Xing, uno studente laureato dell’Università di Hong Kong e dell’Università di Auburn in Alabama, che ha condotto la ricerca. “Ci sono comete conosciute che condividono almeno una delle sue proprietà”.

Le comete sono grumi di gas congelati mischiati a polvere, spesso chiamati “palle di neve sporca”. Gli scienziati stimano che centinaia di miliardi di esse possano orbitare intorno al Sole. In base alla velocità e al percorso calcolato della Borisov, tuttavia, essa deve provenire dall’esterno del sistema solare. La cometa è solo il secondo visitatore interstellare conosciuto, scoperto due anni dopo il primo oggetto, chiamato ‘Oumuamua, che ha attraversato 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 a diversi osservatori spaziali e terrestri il tempo per osservazioni dettagliate di follow-up. In ottobre, gli scienziati utilizzando l’Apache Point Observatory di Sunspot, New Mexico, hanno rilevato il primo accenno di acqua dalla cometa. Nei mesi successivi, il telescopio spaziale Hubble della NASA ha scattato immagini della cometa Borisov mentre sfrecciava a circa 161.000 chilometri all’ora.

Quando una cometa si avvicina al Sole, il materiale congelato sulla sua superficie – come il biossido di carbonio – si riscalda e inizia a convertirsi in gas. Quando si avvicina a meno di370 milioni di chilometri dal Sole, l’acqua si vaporizza. Xing e i suoi colleghi hanno confermato la presenza di acqua della Borisov e ne hanno misurato le fluttuazioni con la luce ultravioletta.

Quando la luce del sole rompe le molecole d’acqua, uno dei frammenti è l’idrossile, una molecola composta da un atomo di 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, il team di Xing ha effettuato sei osservazioni di Borisov con Swift. Hanno visto un aumento del 50% della quantità di idrossile – e quindi di acqua – prodotta dalla Borisov tra il 1° novembre e il 1° dicembre, che era a soli sette giorni dal passaggio ravvicinato della cometa con il Sole.

Guardate come l’Osservatorio rapido della NASA Neil Gehrels Swift Observatory ha seguito la produzione di acqua da parte della cometa interstellare 2I/Borisov mentre sfrecciava attraverso il sistema solare. In media, Borisov ha prodotto abbastanza acqua da riempire una vasca da bagno standard in 10 secondi.

Durante il picco dell’attività, Borisov ha versato 30 litri di acqua al secondo, sufficienti a riempire una vasca da bagno in circa 10 secondi. Durante il suo viaggio attraverso il sistema solare, la cometa ha perso quasi 230 milioni di litri di acqua, sufficienti a riempire oltre 92 piscine olimpioniche. Allontanandosi dal Sole, la perdita d’acqua della Borisov è diminuita, e lo ha fatto più rapidamente di qualsiasi altra cometa osservata in precedenza.

Xing ha detto che questo potrebbe essere stato causato da una varietà di fattori, tra cui l’erosione superficiale, il cambiamento di rotazione e persino la frammentazione. In effetti, i dati di Hubble e di altri osservatori mostrano che pezzi della cometa si sono rotti alla fine di marzo.

“Siamo davvero felici che il tempo di risposta rapida di Swift e le capacità UV di Swift abbiano catturato questi tassi di produzione di acqua”, ha detto il coautore Dennis Bodewits, professore associato di fisica ad Auburn. “Per le comete, esprimiamo la quantità di altre molecole rilevate come rapporto alla quantità d’acqua. Ciò fornisce un contesto molto importante per altre osservazioni”.

Le misurazioni della produzione di acqua di Swift hanno anche aiutato il team a calcolare che la dimensione minima della Borisov è di poco meno di circa 0,74 chilometri.

Il team stima che almeno il 55% della superficie della Borisov – un’area approssimativamente equivalente alla metà di Central Park – era attiva quando si è trovata più vicina al Sole. Si tratta di almeno 10 volte la superficie attiva della maggior parte delle comete del sistema solare osservate. Borisov si differenzia dalle comete del sistema solare anche per altri aspetti. Per esempio, gli astronomi che lavorano con Hubble e con il Large Millimeter/submillimeter Array di Atacama in Cile, hanno scoperto che Borisov produceva i più alti livelli di monossido di carbonio mai visti da una cometa a quella distanza dal Sole.

Borisov ha però alcuni tratti in comune con le comete del sistema solare. Il suo aumento della produzione di acqua all’avvicinarsi con il Sole era simile agli oggetti osservati in precedenza. Xing e il suo team hanno anche scoperto che altre molecole nell’inventario chimico di Borisov – e la loro abbondanza – sono simili alle comete di casa. Ad esempio, per quanto riguarda l’idrossile e il cianogeno, composto da carbonio e azoto, Borisov ha prodotto una piccola quantità di carbonio biatomico, una molecola composta da due atomi di carbonio, e amidogeno, una molecola derivata dall’ammoniaca. Circa il 25%-30% di tutte le comete del sistema solare condivide questa caratteristica.

Ma le caratteristiche combinate di Borisov sfidano la collocazione in qualsiasi famiglia di comete conosciuta. Gli scienziati stanno ancora riflettendo su cosa significhi questo per lo sviluppo delle comete in altri sistemi planetari.

I risultati del team sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal Letters e sono disponibili online.

Swift è stato sviluppato per studiare le esplosioni di raggi gamma, le esplosioni più luminose dell’universo. Ma nell’ultimo decennio, Bodewits lo ha utilizzato per saperne di più sulle comete che 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. E poiché Swift ha una strategia di osservazione flessibile e tempi di reazione rapidi, può effettuare un monitoraggio a lungo termine di nuovi interessanti obiettivi. Le prime cinque osservazioni di Borisov erano composte da istantanee UVOT scattate nell’arco di 12 ore, e l’ultima è stata una serie di immagini catturate nell’arco di 24 ore.

“Il team non prevedeva che la missione avrebbe contribuito così tanto alla nostra comprensione della scienza planetaria quando è stata costruita”, ha detto l’investigatore principale di Swift S. Bradley Cenko presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland. “Ma è un bell’esempio di persone che escogitano modi creativi e potenti per usare le capacità che ci sono là fuori per fare scienza inaspettata ed emozionante”.

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