Il primo oggetto interstellare a visitare il Sistema Solare potrebbe essere stato un frammento di un esopianeta ghiacciato, suggerisce una ricerca. Quando 1I/’Oumuamua è stato avvistato per la prima volta nel 2017, gli astronomi hanno rapidamente determinato che proveniva da un’area esterna al Sistema Solare. Ma sebbene inizialmente fosse stato classificato come una cometa proveniente da un altro sistema stellare, potrebbe in realtà essere la pelle di un “eso-Plutone“, una classe completamente inaspettata di oggetti simili a Plutone.
“Tutto ciò che riguarda questo oggetto è coerente con l’ipotesi che si tratti di una lastra di ghiaccio di azoto come quella che si vede sulla superficie di Plutone“, ha affermato Steve Desch, ricercatore di esopianeti presso l’Arizona State University. Desch ha presentato le sue scoperte a luglio alla conferenza “Progress in Understanding the Pluto Mission: 10 Years after Flyby” a Laurel, nel Maryland.
Invece di essere un mix di ghiaccio d’acqua, roccia e materiale ricco di carbonio, residuo della formazione del Sistema Solare, ‘Oumuamua sembra essere ghiaccio di azoto quasi puro. E anziché essere una palla compatta, il visitatore è più allungato di qualsiasi altro corpo conosciuto nel Sistema Solare e nettamente diverso dalle comete interstellari 2I/Borisov e 3I/ATLAS, gli unici altri visitatori interstellari noti.
“‘Oumuamua appartiene a una categoria diversa di oggetti“, ha detto Desch a Space.com via email. “È molto più difficile da trovare, ma ce ne sono molti di più”.
“Non ci aspettavamo oggetti come questo”
I pianeti nascono dalla nube di gas e polvere rimasta dopo la nascita di una stella. I primi milioni di anni sono caotici, mentre i mondi in crescita si contendono il loro posto attorno alla giovane stella.
Nel Sistema Solare, la danza dei pianeti giganti ha espulso una grande quantità di materiale. La maggior parte del materiale ghiacciato è stata espulsa; gli scienziati ritengono che i corpi ghiacciati nella Fascia di Kuiper, oltre Nettuno, costituiscano oggi solo una piccola parte del materiale espulso originale. Inizialmente, secondo Desch, potrebbe esserci stato materiale sufficiente a creare fino a 2.000 oggetti simili a Plutone, insieme ad altri 6.000 pianeti nani più grandi.
“Ogni Plutone sarebbe stato colpito da una massa di materiale pari a quella di Vesta”, ha affermato Desch alla conferenza, riferendosi al secondo oggetto più grande della fascia degli asteroidi. (Anche il più grande, Cerere, è classificato come pianeta nano.)
Queste collisioni avrebbero scavato parte dello strato più esterno dei potenziali pianeti. Le osservazioni effettuate dalla sonda spaziale New Horizons della NASA durante il suo sorvolo del 2015 suggeriscono che la maggior parte della superficie di Plutone sia costituita da ghiaccio di azoto, con una certa quantità di ghiaccio d’acqua che funge da “roccia madre”. Sebbene parte di questo strato di base sia stata probabilmente espulsa, Desch e il suo collega Alan Jackson, anch’egli dell’Arizona State University, hanno utilizzato delle simulazioni per determinare che la maggior parte del materiale raschiato dal piccolo Plutone fosse azoto.
Durante la riorganizzazione del Sistema Solare, questi oggetti sarebbero stati ridistribuiti. Passare troppo spesso vicino al Sole avrebbe causato la rapida evaporazione di molti di essi. Alcuni sarebbero stati scagliati verso l’interno, verso il Sole. Altri sarebbero stati scagliati verso l’esterno dalla gravità di Giove. Una manciata di questi oggetti potrebbe essere stata catturata nella nube di Oort, ai margini estremi del Sistema Solare, ma la maggior parte sarebbe finita alla deriva nello spazio interstellare.
Se le danze planetarie sono comuni attorno ad altre stelle – e un numero crescente di osservazioni suggerisce che potrebbero+ esserlo – allora frammenti di eso-Plutoni potrebbero essere espulsi insieme a comete e pianeti di dimensioni reali.
Ci sono indizi che alcuni oggetti classificati come comete potrebbero in realtà essere frammenti di Plutone. Nel 2018, un altro team di ricerca ha riferito che l’insolita chimica della cometa C/2016 R2 suggerisce che potrebbe trattarsi di un frammento di collisione proveniente da un oggetto della Fascia di Kuiper. Altre due comete, C/1908 R1 Morehouse e C/1961 R1 Humason, presentano composizioni simili, ricche di azoto, che potrebbero classificarle come frammenti di un proto-Plutone.
In due articoli pubblicati nel 2018 e nel 2021 sul Journal of Geophysical Research: Planets, Desch e Jackson hanno esplorato più approfonditamente come le insolite proprietà di ‘Oumuamua sarebbero meglio spiegate da un frammento di un oggetto simile a Plutone piuttosto che da una cometa.
“Dato che avevamo raramente visto oggetti simili nel Sistema Solare, non ci aspettavamo oggetti come questo”, ha dichiarato Desch a Space.com. “Ma avremmo dovuto. Frammenti di superfici ghiacciate di pianeti nani simili a Plutone sono stati quasi certamente espulsi dal nostro Sistema Solare, e ‘Oumuamua ci ha fatto comprendere quanto materiale dovesse essere stato espulso”.
Una cometa improbabile
Quando gli astronomi avvistarono per la prima volta ‘Oumuamua, non soddisfaceva del tutto le loro aspettative riguardo a un’esocometa. Sebbene la sua elevata velocità fosse uno dei primi segni della sua origine extrasolare, si muoveva molto più lentamente del previsto. Le comete del Sistema Solare sono composte da ghiaccio d’acqua, silicati e materiale ricco di carbonio, mentre ‘Oumuamua era ricca di azoto. Con un diametro di circa 100 metri prima che il Sole iniziasse a scioglierne i ghiacci, ‘Oumuamua era anche molto più piccola della maggior parte delle comete, che in genere hanno un diametro compreso tra pochi chilometri e decine di chilometri.
Infine, l’oggetto aveva una forma insolita che lasciò perplessi gli astronomi. Alla fine, stabilirono che ‘Oumuamua non aveva il nucleo approssimativamente sferico tipico delle comete; era invece allungato, o “a forma di pancake”, ha detto Desch.
La bassa velocità di ‘Oumuamua potrebbe essere spiegata dalla sua espulsione da una giovane stella. Con l’invecchiamento delle stelle, le interazioni gravitazionali con le stelle vicine forniscono occasionali incrementi di velocità. Se un frammento di un mondo ghiacciato venisse espulso precocemente, la stella viaggerebbe relativamente lentamente, trasmettendo quella velocità ridotta al materiale espulso.
Il materiale ricco di azoto suggerisce anche una vita giovane. L’esposizione ai raggi cosmici erode il ghiaccio di azoto, lasciando dietro di sé oggetti di ghiaccio d’acqua probabilmente più abbondanti. Desch e Jackson stimano che ‘Oumuamua abbia meno di 2 miliardi di anni, e forse addirittura 500 milioni di anni. Sospettano che provenga da un sistema giovane, forse nel braccio di Perseo, la spirale della Via Lattea più vicina alla posizione del Sole nel braccio di Orione.
L’azoto a vita breve è ciò che ha reso ‘Oumuamua così facile da rilevare. Mentre i resti di ghiaccio d’acqua potrebbero essere più abbondanti, il ghiaccio di azoto brilla più intensamente. Ma evapora anche facilmente; Desch e Jackson stimano che, al momento dell’osservazione, ‘Oumuamua avesse perso oltre il 90% della massa che aveva introdotto nel Sistema Solare.
Nel complesso, sembra che frammenti di esopianeti possano essere piuttosto abbondanti.
“Penso che questi oggetti siano un forte supporto all’idea che frammenti della superficie di Plutone facciano parte della popolazione di oggetti espulsi dal Sistema Solare“, ha affermato Desch.
In effetti, la rapida scoperta di ‘Oumuamua suggerisce che gli oggetti interstellari potrebbero essere di un ordine di grandezza più abbondanti di quanto si pensasse in precedenza. Desch ha affermato di aspettarsi che gli astronomi troveranno molti più visitatori interstellari utilizzando le survey Pan-STARRS e ATLAS che hanno individuato ‘Oumuamua e ATLAS, così come il nuovo Osservatorio Vera Rubin. Studiando oggetti provenienti da oltre il Sistema Solare, i ricercatori potrebbero essere in grado di comprendere meglio i pianeti nani più esterni.
“Ulteriori osservazioni di oggetti simili a ‘Oumuamua… ci direbbero molto sulla composizione di Plutone”, ha affermato Desch, che ha fatto riferimento alle osservazioni di New Horizons che suggeriscono che il nostro Plutone potrebbe aver avuto uno spesso strato di ghiaccio di azoto, perso a causa di impatti e altri processi nel corso dei 4,5 miliardi di anni di vita del Sistema Solare.
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