Scoperto l'anno scorso (come suggerisce il nome) tramite le osservazioni della "Marocco Oukaimeden Sky Survey" fatte il 21 dicembre, 2017 YE5 si era subito rivelato un oggetto interessante: la sua orbita molto allungata, con eccentricità del 71%, lo rende più simile a una cometa che ad un asteroide; essa lo porta ad incrociare spesso le orbite di Terra e Marte, spingendolo poi oltre la fascia principale degli asteroidi (suo probabile luogo di nascita) fin quasi a sfiorare l'orbita di Giove! Fino ad alcuni giorni fa, si sapeva ben poco sulla sua struttura fisica, a parte il fatto che la magnitudine assoluta (H=19.3) suggeriva dimensioni ragguardevoli, con un diametro probabilmente compreso tra 370 e 820 metri. Invece adesso, grazie alle osservazioni radar da Goldstone e Arecibo, sappiamo che esso è il quarto esemplare conosciuto di asteroide Near-Earth binario, composto cioè da due corpi di dimensioni e massa quasi identiche, in orbita l'uno intorno all'altro. Le nuove osservazioni forniscono le immagini più dettagliate mai ottenute su questo tipo di asteroide binario.
Immagine ottica di 2017 YE5, ripreso il 30 giugno sempre dalla Cadi Ayyad University Morocco Oukaimeden Sky Survey, dove era stato scoperto mesi prima; l'oggetto appare immobile al centro perchè inseguito dal telescopio, mentre le stelle in movimento formano scie. - Credits: Cadi Ayyad University Morocco Oukaimeden Sky Survey
Il 21 giugno, alle ore 22, 53 minuti e 20,7±0,3 secondi (ora italiana), l'asteroide 2017 YE5 ha effettuato il suo approccio più vicino alla Terra, almeno negli ultimi 118 anni e nei prossimi 171 (si tratta di limiti per difetto, dettati dall'intervallo della simulazione fatta dal JPL/SSD sulla base delle sole osservazioni ottiche)1; esso è passato a poco meno di 6 milioni di km (per la precisione 5963705±70) dal centro della Terra, oltre 15 volte la distanza tra la Terra-Luna; anche se non si tratta di una distanza particolarmente ridotta, è sufficiente a definirlo un incontro ravvicinato poichè avvenuto entro le 0,05 unità astronomiche (7,5 milioni di km), che è anche il limite per definire un oggetto potenzialmente pericoloso (PHA). La cosa che però mi ha colpito davvero è che il prossimo 30 luglio, a soli 39 giorni dall'incontro ravvicinato con la Terra, ci sarà un analogo incontro anche con il pianeta Marte, a una distanza di 6,6 milioni di km! Il tutto è mostrato graficamente dalla seguente animazione, realizzata a partire dei fotogrammi del visualizzatore di orbite fornito sempre dal JPL.
Credit: JPL/SSDS/NASA - Animazione: M. Di Lorenzo
La brevità del tempo che sta impiegando l'asteroide spostarsi tra i due pianeti è davvero impressionante, un risultato impensabile per un'astronave con la tecnologia attuale. Esso è il frutto di una congiuntura tra l'elevata velocità di 2017 YE5 (dovuta alla sua orbita allungata) e la particolare configurazione attuale dei due pianeti; ricordiamo infatti che il prossimo 27 luglio ci sarà la "grande opposizione" in cui Marte disterà solo 57,5 milioni di km, la seconda distanza più vicina negli ultimi 60mila anni! (al primo posto c'è l'opposizione del 2003, circa 2 milioni di km più vicina).
Qualcuno potrebbe ingenuamente pensare che una occasione del genere andava assolutamente sfruttata per mandare una sonda o addirittura un equipaggio su Marte in un tempo 5 volte più breve di quello normalmente necessario, saltando semplicemente "in groppa" all'asteroide! Purtroppo, non è così semplice perchè 2015 YE5 è velocissimo (15,5 km/s durante l'incontro con la Terra e quasi 20 km/s con Marte) e questo significa che, non avendo a disposizione motori così performanti per annullare la differenza di velocità relativa, il veicolo finirebbe per sfracellarsi sull'asteroide oppure su Marte! (per una trattazione sul problema della velocità nei viaggi spaziali, si rimanda a questo vecchio articolo di approfondimento). Si potrebbe eventualmente pensare a "veicoli impattatori" molto semplici e compatti, capaci di resistere all'impatto con l'asteroide, ma il ritorno scientifico sarebbe minimo considerando anche l'impossibilità di "frenare" una volta arrivati a destinazione; un'altra idea fantasiosa è quella di fare ricorso a sonde dotate di "arpioni" e funi molto elastiche per "prendere al lazo" l'asteroide, riducendo la decelerazione subita dal carico utile, ma sarebbe una manovra rischiosa e mai tentata prima...
Tornando al concreto, il 21 e 22 giugno, le osservazioni del sistema Goldstone Solar System Radar (GSSR) della NASA in California hanno mostrato i primi segnali che il 2017 YE5 potrebbe essere un sistema binario. Le osservazioni hanno rivelato due lobi distinti, ma l'orientamento dell'asteroide era tale che gli scienziati non potevano vedere se i due corpi erano separati o uniti. Alla fine, i due oggetti ruotarono per mostrare un divario distinto tra loro, qualcosa di simile a quanto si vede nell'animazione seguente (successiva):
Credits: GSSR/NASA/JPL-Caltech
Gli scienziati dell'Osservatorio di Arecibo a Puerto Rico avevano già programmato di osservare il 2017 YE5, e sono stati avvisati dai loro colleghi di Goldstone delle proprietà uniche dell'asteroide. Il 24 giugno, si sono uniti ai ricercatori dell'Osservatorio Green Bank (GBO) nel West Virginia e hanno utilizzato i due osservatori insieme in una configurazione radar bi-statica (in cui Arecibo trasmette il segnale radar e Green Bank riceve il segnale di ritorno). Insieme, sono stati in grado di confermare che 2017 YE5 è costituito da due oggetti separati, come mostrato nell'animazione qui sotto. Il 26 giugno, poi, sia Goldstone che Arecibo avevano confermato in modo indipendente la natura binaria dell'asteroide. Le osservazioni radar indicano che i due oggetti ruotano con periodo di 20-24 ore, come confermato dalla curva di luce visibile osservata da B. Warner presso il Center for Solar System Studies a Rancho Cucamonga, in California.
Credits: Arecibo/GBO/NSF/NASA/JPL-Caltech
L'immagine radar mostra che i due oggetti misurano circa 900 metri in diametro, curiosamente coincidenti con le dimensioni di Ryugu; entrambi hanno forme abbastanza sferiche, anche se quello a destra ha una deformazione pronunciata che lo fa assomigliare un pò ad una pera. Essi sono più grandi di quanto suggerito dalla loro magnitudine assoluta combinata, segno che la loro superficie è particolarmente scura (albedo bassa), come il carbone. Le immagini Goldstone prese il 21 giugno mostrano anche una notevole differenza nella riflettività radar dei due oggetti, un fenomeno non visto in precedenza tra più di 50 sistemi di asteroidi binari studiati dai radar in 18 anni (anche se la maggior parte di quei sistemi consistono di un oggetto grande e di un satellite molto più piccolo). Le differenze di riflettività appaiono anche nelle immagini di Arecibo e suggeriscono che i due oggetti possano avere composizioni e/o rugosità superficiali differenti.
Si stima che, tra gli oggetti NEO con diametro superiore ai 200 metri, circa il 15% siano doppi mentre i sistemi binari come 2017 YE5 sono molto più rari. I sistemi binari a contatto, in cui due componenti di dimensioni simili ruotano praticamente affiancati tra di loro, dovrebbero costituire un altro 15%. La scoperta della natura binaria di 2017 YE5 fornisce l'opportunità di capire meglio i meccanismi di formazione di questi sistemi, oltre naturalmente a consentire una stima diretta della massa e quindi della densità di questi corpi. In mancanza, per ora, di valori ufficiali in questo senso, ho provato a fare una stima approssimativa, basata su questa versione "ripulita" di un fotogramma nell'animazione di Arecibo (il quinto per la precisione):
Stima della separazione in base alle dimensioni delle due componenti - source: Arecibo/GBO/NSF/NASA/JPL-Caltech - Processing: M. Di Lorenzo
Assumiamo che i due corpi abbiano all'incirca la stessa massa, che le loro orbite attorno al comune centro di massa siano approssimativamente circolari e che (come è ragionevole pensare) le forze mareali abbiano reso sincroni i movimenti di rotazione di entrambi con il moto di rivoluzione2. Allora, siccome la distanza tra i centroidi dei due corpi è dell'ordine di 1,8 km e il periodo di rivoluzione circa 22 ore, si ricava3 per ciascun corpo una massa di circa 5,5·1011 kg e questo implica, per un volume sferico di 900m di diametro, una densità dell'ordine di 720 kg/m3 , dunque decisamente bassa e indice di una struttura sicuramente porosa.
Note:
1) Per inciso, nel caso di Marte gli incontri ravvicinati sembrano più frequenti; l'ultimo è avvenuto nel 1964 e il prossimo è previsto nel 2046.
2) Tra l'altro, se questa ipotesi non fosse vera, anche l'aspetto delle immagini radar andrebbe modificato poichè le distanze in senso orizzontale (ovvero trasversale alla direzione di propagazione degli impulsi) sono basate sullo spostamento Doppler e sull'assunzione che ci sia una rotazione rigida dell'intero sistema attorno ad un unico asse di rotazione.
3) Applicando la legge di Newton, si trova che (M1+M2) = 4 ¶2 a3 / G T2 , dove a è la distanza tra i due corpi e T il periodo di rivoluzione.
Riferimenti:
https://www.nasa.gov/feature/jpl/observatories-team-up-to-reveal-rare-double-asteroid
http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Ast162/Unit1/binaries.html
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