Giovedì 14 Dicembre 2017
Accedi Registrati

Accedi al tuo account

Username
Password *
Ricordami

E se ‘Oumuamua fosse un frammento di Materia Oscura? In evidenza

Sequenza di immagini di 1I/‘Oumuamua, riprese dal telescopio di Apachie Point (3,5 m di diametro) la notte del 29 Ottobre. Partendo da sinistra, le immagini sono state riprese nei filtri verde,rosso e infrarosso (g,i,r). Il tempo di esposizione complessivo era di 3 minuti in ciascuna banda.
Sequenza di immagini di 1I/‘Oumuamua, riprese dal telescopio di Apachie Point (3,5 m di diametro) la notte del 29 Ottobre. Partendo da sinistra, le immagini sono state riprese nei filtri verde,rosso e infrarosso (g,i,r). Il tempo di esposizione complessivo era di 3 minuti in ciascuna banda. Crediti: Bolin et al, Astro-ph.EP / Processing: M. Di Lorenzo

L'ipotesi è ardita ma spiegherebbe perchè non riusciamo a vedere le ipotetiche particelle WIMPs, aprendo però molti altri interrogativi. Intanto le nuove curve di luce suggeriscono un periodo di rotazione di otto ore...

 Il visitatore interstellare continua a far parlare di se, mentre ormai si trova a 175 milioni di km dalla Terra e ha raggiunto la magnitudine apprente 25, oltre la portata di gran parte dei telescopi. Nuove misure effettuate nei giorni scorsi hanno permesso di affinarne notevolmente la traiettoria (i parametri aggiornati sono riportati nel precedente articolo) mentre nuove misure fotometriche hanno dato informazioni più attendibili sulla curva di luce e il periodo di rotazione, come vedremo tra poco. Ci sono infine speculazioni sulla possibile natura esotica di questo corpo, fino all'ipotesi estrema che possa trattarsi del rappresentante di una categoria di oggetti estremamente densi che riempiono la galassia (e anche lo spazio intergalattico) come costituenti macroscopici della celebre Materia Oscura che, insieme all'energia oscura, è attualmente il mistero più grandi dell'astrofisica (e della fisica) moderna!

 Cominciamo dalle osservazioni fotometriche. In un articolo sottoposto a Astrophysical Journal, dal titolo "APO TIME RESOLVED COLOR PHOTOMETRY OF HIGHLY-ELONGATED INTERSTELLAR OBJECT 1I/‘OUMUAMUA", astronomi di diverse nazionalità riportano le loro osservazioni effettuate la notte del 29 Ottobre usando la camera CCD ARTIC collegata al telescopio da 3,5m di Apache Point Observatory (APO). Le osservazioni, da cui sono tratte anche le immagini qui sopra, si sono protratte su un intervallo di oltre 4 ore utilizzando tre diversi filtri; le misure di colore sono consistenti con quelle effettuate in precedenza e risultano confrontabili con il colore di molti oggetti del sistema solare, come asteroidi della fascia principale e troiani, ma anche comete, sebbene non ci sia stato nessun segno di attività cometaria da parte di questo oggetto in quasi 1 mese di osservazioni, poco dopo il perielio.

1i color

Confronto tra gli indici di colore di 1I/‘Oumuamua misurata da diversi osservatori (croci) e gli oggetti del sistema solare (asteroidi di tipo D/P, C, S, oggetti trans-nettuniani e comete) - Credit: Bolin et al, Astro-ph.EP / Processing: M. Di Lorenzo

 I ricercatori hanno poi confermato una sensibile variazione di luminosità (oltre 1 magnitudine nel canale rosso) e hanno unito le loro misure con quelle effettuate, il giorno successivo, da Knight e altri usando il Discovery Chanel Telescope (DCT). Come si vede nella curva di luce riportata qui sotto in alto a sinistra, le due sequenze di osservazioni risultano grossomodo compatibili con una curva sinusoidale con periodo di 4 ore e ampiezza  di 1,5 magnitudini. Tuttavia, analizzando meglio i dato soprattutto in prossimità del minimo di luminosità (rettangolo bordato di verde e ingrandito in alto a destra), l'interpolazione risulta marginale e un modello molto migliore è quello che implica un doppio picco di luminosità con un periodo raddoppiato (8,14±0,02 ore) e ampiezza compresa tra 1,5 e 2,1 magnitudini (curva in basso).

1i curva

Curva di luce con filtro r, ricavata dai dati di Apache Point (in giallo) e dal Discovery Channel Telescope (in blu) - Credit: Bolin et al, Astro-ph.EP / Processing: M. Di Lorenzo

 L'ampia oscillazione in luminosità implica che 1I/‘Oumuamua sia un corpo decisamente allungato, con un rapporto tra larghezza minima e massima compreso tra 4 e 7 (a meno di variazioni di albedo sulla superficie). Il periodo di rotazione, invece, implica che la debole gravità superficiale ha la meglio sulla forza centrifuga e quindi ‘Oumuamua deve avere una densità superiore a 1,0 g/cm3; in alternativa, ci devono essere discrete forze di coesione che tengono unito l'oggetto.

 Risultati analoghi, in termini di colore e di curva di luce, sono stati ottenuti anche da altri astronomi americani ed europei utilizzando i telescopi NOT (2.5 m Nordic Optical Telescope) e WIYN (3.5 m Wisconsin-Indiana-Missouri-NOAO); il periodo di rotazione è risultato leggermente superiore (8,26 ore) con ampiezza di 2 magnitudini. Si veda l'articolo sottomesso ad ApJ.


 Passiamo ora alla provocatoria idea che 1I/‘Oumuamua non sia un semplice asteroide sfuggito alla gravità di un altro sistema planetario ma possa essere qualcosa di molto più esotico, una forma macroscopica di materia oscura (Dark Matter o DM). Come illustrato in un breve articolo pubblicato su Arxchiv da ricercatori statunitensi e canadesi, l'ipotesi non sarebbe poi così strana poichè, contrariamente a quanto comunemente si pensa, non è necessario che la materia oscura sia fatta di particelle WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) ma potrebbe consistere in oggetti più grandi ("Macro"), con masse dell'ordine dei kg e area (sezione d'urto nel linguaggio della fisica particellare) dell'ordine dei centimetri quadrati o anche di più. I candidati proposti includono buchi neri primordiali (formatisi nel big bang e con la massa di un asteroide), aggregati di quark "strani" o altri oggetti speculativi con densità approssimativamente nucleare (3,6·1014 g/cm3), che poi è anche quella di una stella di neutroni. 

MacroDark 1

Crediti: Dimastrogiovanni et al, Astro-ph.GA / Processing: M. Di Lorenzo

 Nella figura qui sopra sono riportati i vincoli attuali sulla sezione dei "Macro" in funzione della massa. Le due regioni "proibite" in marrone indicano intervalli di massa esclusi dalle osservazioni astronomiche sui transiti di lenti gravitazionali (i cosiddetti MACHO in luce visibile oppure sui gamma-ray burst); in grigio invece la zona eliminata in base alle anisotropie nel fondo di radiazione cosmica (CMB) e in giallo i Macro con masse dell'ordine del grammo o meno, esclusi in base alle indagini mineralogiche sulle tracce lasciate nei campioni di mica. Le linee nera e verde corrispondono agli oggetti con densità dell'acqua e del nucleo, rispettivamente. Infine, i candidati buchi neri giacciono sulla linea magenta, al di sotto della quale non ci può essere nulla; dato che 'Oumuamua riflette la luce del sole, possiamo escludere che si tratti di un buco nero primordiale; se prendiamo per buona la stima di diametro sui 90 metri (stima basata sulla luminosità e che dipende dalla riflettività del materiale, ma che ragionevolmente non può essere molto diversa da quel valore discostandosene al massimo di 2 o 3 volte) otteniamo una sezione d'urto di 2·107 cm2 e, se davvero si tratta di un  oggetto "Macro", due possibili intervalli di massa: uno compreso tra 3·1013 g e 1017 g, l'altro tra 2·1020 g e 2·1024 g. Queste due regioni permesse sono i due segmenti azzurri orizzontali nel grafico. Il primo intervallo si avvicina alla densità di una nana bianca mentre l'altro a destra si avvicina alla densità in una stella di neutroni.

 Per quanto riguarda la frequenza con cui simili oggetti passano nel sistema solare interno, essa risulta estremamente bassa se supponiamo che si tratti di un oggetto massiccio di densità quasi nucleare (a destra nel grafico); sulla base della densità di DM nell'alone galattico, gli autori stimano che ne passi uno ogni svariati milioni di anni entro 1 unità astronomica dal Sole, il che renderebbe la scoperta di 1I/‘Oumuamua una coincidenza fortuita e irripetibile nella storia dell'astronomia... d'altro canto, l'idea che si tratti di un oggetto meno massiccio (all'altro estremo consentito) andrebbe esclusa del tutto poichè significherebbe che simili passaggi avvengono svariate volte ogni giorno e sicuramente ne avremmo scoperti già molti altri!

 Tra le questioni irrisolte di questa teoria c'è quella della velocità: secondo i modelli, le Macro DM che riempiono l'alone galattico dovrebbero avere una velocità tipica di 300 km/s nei pressi del Sole e la probabilità di vederne uno lento come 'Oumuamua è molto bassa.

 A questo punto, l'unico modo per sapere se queste speculazioni hanno un reale fondamento è quello di verificare se 'Oumuamua possa avere influenzato gravitazionalmente il moto dei pianeti. In effetti, sulla base di quanto detto, la sua massa dovrebbe oscillare tra quella di un asteroide di medie dimensioni e quella di una luna di media grandezza; almeno nell'ultimo caso, qualcosa dovremmo riuscire a misurare e questo è esattamente ciò che, nella conclusione dell'articolo, gli autori si ripromettono di fare in breve tempo. Purtroppo, l'elevata velocità e la inclinazione molto pronunciata della traiettoria rispetto al piano dell'eclittica giocano entrambi a sfavore e le deviazioni gravitazionali potrebbero essere decisamente piccole, ma vale la pena tentare!

Condividi e resta aggiornato!

Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

Sito web: https://www.facebook.com/marco.lorenzo.58
Email Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Altri articoli di Marco Di Lorenzo (DILO)

Lascia un commento

Assicurati di inserire (*) le informazioni necessarie ove indicato.
Codice HTML non è permesso.

Newsletter

Immagine del giorno

Log: Missioni e Detriti

Dallo spazio attorno alla Terra

  • NEO News
    NEO News

    Notizie e aggiornamenti sugli incontri ravvicinati con oggetti potenzialmente pericolosi e sulla loro catalogazione. Ultimo aggiornamento: 10 Dicembre.

Sole

Attività solare - Crediti NASA/ESA/SOHO

STEREO Ahead - Crediti NASA

SOHO LASCO C2 - Crediti ESA/NASA SOHO/LASCO

SOHO LASCO C3 - Crediti ESA/NASA SOHO/LASCO

 

 

[IT] Questo sito utilizza cookie tecnici e di terze parti, per migliorare i servizi e l'esperienza dei lettori. Per saperne di più o negare il consenso prendete visione dell'Informativa Estesa.
Chiudendo questo banner cliccando su 'Accetto' ed in qualunque altro modo, o proseguendo la navigazione su questo sito web, acconsentite al loro uso.
[EN] This site uses technical and third-party cookies, in order to improve services and experiences of our readers. If you want to know more or deny cookies exchange, please view "Cookie Information".
Closing this banner clicking on 'Agree' and in any other way, or continuing to browse this website, you consent with the cookies usage.