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'Oumuamua espulso da un sistema binario? In evidenza

Ricostruzione artistica di 'Oumuamua che abbandona il sistema stellare d'origine.
Ricostruzione artistica di 'Oumuamua che abbandona il sistema stellare d'origine. Credit: ESO/M. Kornmesser - Processing: M. Di Lorenzo

Un nuovo studio suggerisce che l'espulsione per un asteroide roccioso come 'Oumuamua si verifica durante la formazione di sistemi planetari attorno a stelle binarie più massicce del Sole.

 Rieccoci a parlare di 'Oumuamua, il primo e, per ora, unico oggetto di provenienza sicuramente interstellare. Qualche giorno fa, in una lettera inviata al "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society", cinque ricercatori canadesi hanno presentato i risultati di una serie di simulazioni sull'espulsione di planetesimi da un sistema solare in formazione.

 Le prime considerazioni che gli autori fanno riguardano la composizione di 'Oumuamua: l'assenza di apprezzabile attività di tipo cometario anche in prossimità del perielio suggerisce una scarsità di elementi volatili in tutto il corpo dell'asteroide o almeno all'interno di una spessa crosta rocciosa superficiale. Dato che uno strato isolante così spesso non può essere spiegato con la semplice esposizione ai raggi cosmici nello spazio interstellare, per quanto prolungata, questo significa che l'oggetto aveva già questa composizione quando è stato espulso dal sistema planetario d'origine e che deve avere subito un notevole riscaldamento supeficiale che lo ha depauperato di elementi volatili. Perciò, l'oggetto è passato all'interno della cosiddetta "linea del ghiaccio", facendo sublimare quelle sostanze.

 Nel caso di una stella singola simile al Sole, una eiezione dal sistema planetario implica il passaggio ravvicinato con un pianeta gigante grande almeno quanto Saturno, ma le osservazioni sui sistemi esoplanetari indicano che simili pianeti sono piuttosto rari all'interno della linea del ghiaccio (meno del 3% delle stelle ne possiedono uno). Al contrario, i sistemi stellari binari stretti sono molto più comuni, specialmente tra le stelle di grande massa, e con la loro gravità sono anche molto efficienti nell'espellere planetesimi verso lo spazio interstellare.

 A questo punto, l'indagine parte da un campione "sintetico" di stelle binarie circondate da dischi protoplanetari e studia il comportamento dei planetesimi che finiscono per avvicinarsi troppo alla coppia di stelle; le loro orbite diventano allora instabili e rischiano di venire espulsi dal sistema. Girando circa 2000 simulazioni numeriche a "N-corpi", gli autori giungono alla conclusione che il 75% degli oggetti interstellari sono prodotti in stelle binarie strette e la percentuale sale se consideriamo solo gli oggetti rocciosi, proprio come nel caso di 'Oumuamua. Inoltre, il 10% dei corpi, poco prima di venire espulsi, risulta essersi avvicinato a una delle stelle al punto tale da raggiungere una temperatura di almeno 1800 K, sufficiente a fondere la roccia di cui sono fatti. Questo processo di fusione/solidificazione potrebbe spiegare rendere il corpo risultante molti più coeso rispetto a un "rubber pile" fatto di massi debolmente coesi, spiegando perchè Oumuamua abbia mantenuto la sua forma estremamente elongata nell'arco di molti milioni di anni.

 Gli autori prendono anche in considerazione l'eventualità, proposta da alcuni, che 'Oumuamua sia nato dalla rottura di un pianeta penetrato all'interno del Lobo di Roche di una delle stelle, che lo avrebbe frammentato attraverso le forze mareali. Tuttavia, nessuna delle simulazioni mostra un fenomeno di questo tipo e quindi deve trattarsi di un evento decisamente raro e improbabile. 

 Sulla base delle simulazioni e di considerazioni statistiche, quindi, gli autori concludono che il luogo d'origine più probabile per asteroidi interstellari simili a 'Oumuamua sia il disco protoplanetario attorno a coppie di giovani stelle di massa e temperatura più alte del Sole, indicativamente 1,5÷3 masse solari e 15000÷30000 K (in altre parole, stelle dei tipi spettrali A e B). Di seguito, il riassunto dell'articolo:

Abstract

In single star systems like our own Solar system, comets dominate the mass budget of bodies that are ejected into interstellar space, since they form further away and are less tightly bound. However 1I/‘Oumuamua, the first interstellar object detected, appears asteroidal in its spectra and in its lack of detectable activity. We argue that the galactic budget of interstellar objects like 1I/‘Oumuamua should be dominated by planetesimal material ejected during planet formation in circumbinary systems, rather than in single star systems or widely separated binaries. We further show that in circumbinary systems, rocky bodies should be ejected in comparable numbers to icy ones. This suggests that a substantial fraction of additional interstellar objects discovered in the future should display an active coma. We find that the rocky population, of which 1I/‘Oumuamua seems to be a member, should be predominantly sourced from A-type and late B-star binaries.

 

Riferimenti:
https://www.wired.it/scienza/spazio/2018/03/20/oumuamua-origine/

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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
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