‘Oumuamua, misterioso asteroide in viaggio interstellare

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Le sei stranezze dell’oggetto interstellare ‘Oumuamua. Scoperto poco più di un anno fa, questo primo oggetto interstellare che ha attraversato il sistema solare mostra stranezze che riguardano composizione, forma e traiettoria, e che sfidano molte conoscenze sui sistemi planetari e sulla possibile origine di asteroidi e comete.Il 19 ottobre 2017, il primo oggetto interstellare, ‘Oumuamua, è stato scoperto dalla survey Pan-STARRS. L’esperienza è stata simile alla presentazione a sorpresa in una cena di un ospite proveniente da un altro paese. Interrogando quest’ospite, possiamo conoscere la cultura di quel paese senza la necessità di visitarlo, una cosa positiva in questo caso, dato che ci vorrebbero 100.000 anni per visitare anche la stella più vicina usando i razzi chimici convenzionali.

Sorprendentemente, il nostro primo ospite interstellare è apparso strano e diverso da tutto ciò che abbiamo visto prima. Quando ce ne siamo accorti, l’ospite era già fuori dalla porta con la sua immagine che svaniva nella strada buia, quindi non abbiamo avuto la possibilità di dare una seconda occhiata alle sue caratteristiche misteriose. Di seguito è riportato un elenco di sei peculiarità mostrate da ‘Oumuamua:

Il possibile aspetto dell'oggetto interstellare 'Oumuamua. (Credit: Goddard Space FLight Center/Flickr CC BY 2.0)
Il possibile aspetto dell’oggetto interstellare ‘Oumuamua. (Credit: Goddard Space FLight Center/Flickr CC BY 2.0)

1. Innanzitutto, supponendo che gli altri sistemi planetari somiglino al sistema solare, Pan-STARRS non avrebbe dovuto scoprire né questa né qualsiasi altra roccia interstellare. In un articolo pubblicato dieci anni fa, prevedevamo un’abbondanza di asteroidi interstellari di molti ordini di grandezza più limitata (da due a otto) rispetto a quella necessaria per spiegare la scoperta di ‘Oumuamua, ipotizzando che sia un membro di una popolazione casuale di oggetti. In altre parole, ‘Oumuamua implica che la popolazione di oggetti interstellari è molto più numerosa del previsto. Ogni stella nella Via Lattea ha bisogno di espellere un numero di questi oggetti pari a 10 elevato alla 15 (10^15) durante la sua vita per rendere conto di una popolazione grande quanto quella implicata da ‘Oumuamua. Pertanto, i vivai di oggetti simili a Oumuamua devono essere diversi da quelli che conosciamo in base al nostro sistema solare.

2. ‘Oumuamua ha avuto origine da un sistema di riferimento molto speciale, il cosiddetto sistema di riposo locale (SRL), che è definito facendo la media dei movimenti casuali di tutte le stelle nelle vicinanze del Sole. In quel sistema, solo una stella su 500 si muove tanto lentamente quanto ‘Oumuamua. L’SRL è la cornice ideale per la mimetizzazione, ovvero per nascondere le origini di un oggetto ed evitare la sua associazione con una particolare stella. Il movimento di ‘Oumuamua rispetto al Sole riflette il moto del Sole rispetto all’SRL. ‘Oumuamua è come una boa che giace in quiete sulla superficie dell’oceano, mentre il sistema solare lo attraversa come una nave veloce. Potrebbe esistere una serie di boe che rappresentano una rete di stazioni di ripetizione o di cartelli stradali, definendo il sistema di riferimento galattico medio nello spazio interstellare?

3. Si prevede che la maggior parte degli asteroidi interstellari venga strappata via dalla propria stella quando si trova alla periferia del sistema planetario di nascita (come la nube di Oort nel sistema solare, che si estende fino a 100.000 volte la separazione Sole-Terra), dove è più debolmente legata alla gravità della stella. In queste periferie, possono essere rimossi con una piccola spinta di velocità inferiore a un chilometro al secondo, nel qual caso manterranno la velocità della loro stella rispetto all’SRL. Se ‘Oumuamua proveniva da una stella tipica, dev’essere stato espulso con una spinta di velocità insolitamente elevata. A rendere le cose ancora più insolite, c’è il fatto che l’impulso dovrebbe essere stato uguale e opposto alla velocità della sua stella rispetto all’SRL, che è di circa 20 chilometri al secondo per una stella tipica come il Sole. L’origine dinamica di ‘Oumuamua è estremamente rara, da qualunque parte la si guardi. Ciò è sorprendente, dal momento che il primo ospite straniero a una cena dovrebbe essere statisticamente comune (soprattutto in considerazione della popolazione più numerosa del solito dedotta al primo punto).

Illustrazione della traiettoria di 'Oumuamua. (Wikimedia Commons)
Illustrazione della traiettoria di ‘Oumuamua. (Wikimedia Commons)

4. Non abbiamo una foto di ‘Oumuamua, ma la sua luminosità, dovuta alla luce del Sole riflessa, variava di un fattore di dieci mentre ruotava periodicamente ogni otto ore. Questo implica che ‘Oumuamua ha una forma estremamente allungata: la sua lunghezza è da cinque a dieci volte più grande della sua larghezza proiettata. Inoltre, un’analisi del suo movimento rotatorio ha concluso che si troverebbe al massimo stato di eccitazione atteso considerando il suo viaggio tumultuoso, se avesse una geometria simile a quella di una frittella. La forma stimata è la più estrema fra quelle di tutti gli asteroidi precedentemente osservati nel sistema solare, che hanno un rapporto lunghezza-larghezza al massimo di tre.

5. Il telescopio spaziale Spitzer non ha rilevato alcun calore sotto forma di radiazione infrarossa provenire da ‘Oumuamua. Data la temperatura della superficie, determinata dalla traiettoria di Oumuamua vicino al Sole, questo impone un limite superiore alla sua dimensione di centinaia di metri. Considerato questo limite dimensionale, ‘Oumuamua deve essere insolitamente brillante, con una riflettanza che è almeno dieci volte superiore a quella mostrata dagli asteroidi del sistema solare.

6. La traiettoria di ‘Oumuamua deviava da quella attesa basandosi solo sulla gravità del Sole. La deviazione è piccola (un decimo di punto percentuale) ma statisticamente molto significativa. Le comete mostrano un simile comportamento quando i ghiacci sulla loro superficie si riscaldano per l’illuminazione solare ed evaporano, generando una spinta per effetto razzo. La spinta extra di ‘Oumuamua potrebbe aver avuto origine da un degassamento di tipo cometario se almeno un decimo della sua massa fosse evaporata. Ma un’evaporazione così massiccia avrebbe naturalmente portato alla comparsa di una coda cometaria, che nessuno però ha mai visto. Le osservazioni del telescopio Spitzer pongono anche limiti stretti su qualsiasi molecola o polvere contenente carbonio intorno a ‘Oumuamua ed escludono la possibilità che sia coinvolto il normale degassamento di una cometa (a meno che non sia composto da acqua pura). Inoltre, il degassamento cometario avrebbe cambiato il periodo di rotazione di ‘Oumuamua, e non è stato osservato alcun cambiamento del genere. Complessivamente, ‘Oumuamua non sembra essere una tipica cometa né un tipico asteroide, anche se rappresenta una popolazione molto più abbondante del previsto.

La spinta extra mostrata dall’orbita di ‘Oumuamua non può essere il frutto di una frantumazione, perché un evento simile avrebbe fornito una spinta singola e impulsiva, differente dalla spinta continua osservata. Se è escluso il degassamento cometario e la forza in eccesso stimata è reale, rimane solo una possibilità: un’ulteriore spinta dovuta alla pressione di radiazione proveniente dal Sole. Affinché questa spinta sia efficace, ‘Oumuamua dovrebbe essere spesso meno di un millimetro ma con una dimensione di almeno 20 metri (per essere un riflettore perfetto), cioè dovrebbe essere simile a una vela solare di origine artificiale. In questo caso, ‘Oumuamua sarebbe simile alla vela della missione giapponese IKAROS o a quella ideata per l’iniziativa Starshot. Un’origine artificiale offre la sorprendente possibilità di scoprire “un messaggio in bottiglia” dopo anni di ricerche fallite di segnali radio provenienti da civiltà aliene. Una simile vela solare sopravviverebbe alle collisioni con gli atomi interstellari e con la polvere mentre viaggia attraverso la galassia.

Nel contemplare la possibilità di un’origine artificiale, dovremmo tenere a mente ciò che diceva Sherlock Holmes: “Quando hai escluso l’impossibile, qualsiasi cosa rimanga, per quanto improbabile, dev’essere la verità”. Il satellite Kepler ha rivelato che circa un quarto di tutte le stelle nella Via Lattea ha un pianeta abitabile della dimensione della Terra, che potenzialmente potrebbe avere acqua liquida sulla sua superficie e una chimica della vita per come la conosciamo. È quindi concepibile che lo spazio interstellare sia pieno di detriti prodotti artificialmente, o sotto forma di dispositivi che servono a uno scopo in una missione di ricognizione o sotto forma di attrezzature dismesse. Tuttavia, per convalidare l’ipotesi di un’origine artificiale esotica per ‘Oumuamua, abbiamo bisogno di più dati. Come disse Carl Sagan: “Affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie”.

Illustrazione della vela solare della missione giapponese IKAROS, lanciata nel 2010, la prima che ha dimostrato la tecnologia della vela solare nello spazio interplanetario. (Wikimedia Commons)
Illustrazione della vela solare della missione giapponese IKAROS, lanciata nel 2010, la prima che ha dimostrato la tecnologia della vela solare nello spazio interplanetario. (Wikimedia Commons)

In effetti, la possibilità di una missione mirata aggiunge un po’ di capacità di spiegazione. È improbabile che 10^15 vele solari vengano lanciate da ogni stella per formare una popolazione casuale di oggetti simili a ‘Oumuamua. Ciò richiederebbe un tasso irragionevole di un lancio da un sistema planetario ogni cinque minuti, anche se tutte le civiltà vivessero per tutta la durata della Via Lattea. Invece, i numeri richiesti potrebbero essere ridotti drasticamente se gli oggetti simili a ‘Oumuamua non esaurissero tutte le possibili orbite casualmente, ma piuttosto seguissero orbite speciali che s’inoltrano nelle regioni più interne e abitabili dei sistemi planetari come il sistema solare.

‘Oumuamua si muove troppo velocemente perché i nostri razzi chimici lo raggiungano ora senza un aiuto gravitazionale dei pianeti. Ma poiché a ‘Oumuamua occorreranno migliaia di anni per lasciare del tutto il sistema solare, osservarlo da vicino con un flyby rimane una possibilità, se riuscissimo a sviluppare nuove tecnologie per viaggiare nello spazio più velocemente entro un decennio o due. È interessante notare che alcuni oggetti interstellari che passano vicino a Giove possono perdere energia ed essere catturati dal sistema solare. Questi sono ospiti a cena che hanno urtato contro un muro dopo essere usciti e sono rimasti in giro dopo cena. Il sistema Sole-Giove funziona come una rete da pesca. Se fossimo in grado di identificare gli oggetti interstellari intrappolati osservando le loro insolite orbite legate con inclinazioni insolitamente elevate rispetto al piano del sistema solare, potremmo progettare missioni per visitarle e saperne di più sulla loro natura.

In alternativa, possiamo aspettare che compaia il prossimo ospite interstellare. Entro pochi anni diventerà operativo il Large Synoptic Survey Telescope (LSST) e sarà molto più sensibile alla rilevazione di oggetti simili a ‘Oumuamua. Dovrebbe quindi scoprire molti di questi oggetti entro il suo primo anno di attività. Se non ne troverà, sapremo che ‘Oumuamua era speciale e che dobbiamo inseguire questo ospite per strada per scoprirne l’origine.

Abraham Loeb è preside del Dipartimento di astronomia della Harvard University, direttore e fondatore della Black Hole Initiative e direttore dell’Institute for Theory and Computation dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. È anche presidente del comitato di esperti del progetto Breakthrough Starshot.

(L’originale di questo articolo è stato pubblicato su “Scientific American” il 20 novembre 2018. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)

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