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La strana accelerazione di 'Oumuamua (ancora)

Ricostruzione artistica del possibile aspetto di 1I/'Oumuamua
Ricostruzione artistica del possibile aspetto di 1I/'Oumuamua credits: NASA/ESA/CNEOS

Si torna a parlare della accelerazione anomala osservata nel moto del primo oggetto sicuramente interstellare. E le perplessità aumentano...

 Tre mesi fa avevo raccontato della clamorosa scoperta di una accelerazione non dovuta alla gravità del Sole (o di altri oggetti) nell'ormai celebre oggetto con orbita iperbolica 1I/2017 ’Oumuamua.

 Queste osservazioni fecero scalpore poichè suggerivano la presenza di getti di materia espulsi dall'oggetto mentre passava nei pressi della nostra stella, prima di perdersi nelle profondità interstellari da cui era venuto; questo "effetto razzo" è normale per una cometa che è ricca di materiali volatili, i quali sublimano con il crescere della temperatura in prossimità del perielio. Tuttavia, osservazioni "profonde" e ripetute fatte con grandi telescopi non mostravano alcuna evidenza di una chioma cometaria di gas e polveri intorno a 'Oumuamua, tanto che, poco dopo la sua scoperta, era stato riclassificato asteroide e non cometa sulla base di quelle osservazioni. L'evidenza di una accelerazione ha provocato un nuovo ripensamento e, nonostante l'assenza di una qualsiasi attività cometaria visibile, la comunità scientifica ha accettato l'idea che si tratti comunque di un oggetto ricco di sostanze volatili e con qualche tipo di attività superficiale innescata dal calore. Tra le possibili spiegazioni di questa situazione contraddittoria, c'erano le dimensioni anomale delle particelle di polvere, troppo grandi o troppo piccole per generare un alone di luce diffusa nel visibile, oppure la totale assenza di polvere e una composizione anomala del gas emesso; in fondo, si tratterebbe di un corpo nato in un diverso sistema solare e quindi con caratteristiche probabilmente esotiche.

 Adesso un nuovo articolo ripete l'analisi di questa componente non-gravitazionale dell'accelerazione e calcola gli effetti macroscopici che essa avrebbe dovuto provocare sulla rotazione di 'Oumuamua; l'assenza di evidenti cambiamenti sulla rotazione, però, rimette nuovamente in dubbio l'idea che 'Oumuamua fosse un oggetto cometario e apre nuovi scenari, che vanno dalla già citata natura esotica fino all'idea estrema, fatta da commentatori esterni, che possa trattarsi davvero di un oggetto non naturale, un veicolo alieno con qualche tipo di propulsione (idea suggestiva e fantasiosa che era balenata per un attimo anche al sottoscritto fin dall'inizio, dato che la scoperta di 'Oumuamua ricordava per molti versi l'avvistamento di una enigmatica astronave extraterrestre descritta nel racconto fantascientifico "Incontro con Rama" del grande A.C Clarke).

 L'articolo di cui stiamo parlando è stato pubblicato pochi giorni fa su ArXiv da Roman R. Rafikov, ricercatore a Princeton e Cambridge. Egli prende spunto da un recente studio di tre ricercatori capeggiati dall'italiano Marco Micheli (che lavora presso lo "ESA Space Situational Awareness Near-Earth Object Coordination Centre" in Frascati) e pubblicato su Nature; in esso, l'accelerazione non-gravitazionale osservata su 'Oumuamua viene "modellizzata" con una relazione di questo tipo:

a(r) = A1-2

dove r è la distanza dal Sole in unità astronomiche e il parametro A1 vale 5·10-6 m/s2 ovvero 2,5·10-7 au/d2. Dato che l'accelerazione e la forza sono tra loro direttamente proporzionali e dato che l'irraggiamento solare (in Watt / mq) varia proprio come l'inverso del quadrato della distanza, la formula ci dice che praticamente c'è una proporzionalità diretta tra la causa (la radiazione solare) e l'effetto (la spinta dovuta all'espulsione di materia). Tutto questo sarebbe perfettamente compatibile con un meccanismo di accelerazione naturale di tipo cometario e non richiede la presenza di "omini verdi" che accendono propulsori di qualche genere, anche se va detto che l'entità dell'accelerazione è piuttosto alta rispetto alla maggior parte delle comete normali.

Oumuacc

 Correlazione tra la variazione di velocità angolare e l'accelerazione non gravitazionale (normalizzata alla distanza di 1 au) per un campione di 209 comete su cui tali quantità sono state misurate. I pallini pieni indicano i casi in cui le dimensioni del nucleo cometario sono note. - Credits: Roman R. Rafikov / ArXiv 1809.06389

 Rafikov ora mette in evidenza una nuova incongruenza ancora più difficile da spiegare: se davvero su 'Oumuamua si fossero formati getti di gas capaci di deviarne l'orbita in quel modo, essi avrebbero pesantemente influito anche sulla rotazione dell'oggetto, tanto più che dalla curva di luce dovrebbe trattarsi di un corpo fortemente asimmetrico e allungato. A dire il vero, il modo in cui 'Oumuamua ruota su se stesso e il periodo di tale rotazione sono stati argomento di dibattito poichè la curva di luce non era di semplice interpretazione. Tuttavia, gli ultimi studi concordano nell'indicare un periodo "principale" di circa 8 ore che è rimasto stabile per almeno 1 mese ed è proprio questa stabilità che, secondo lo studio dell'autore, fa a cazzotti con l'outgassing necessario a spiegare l'accelerazione non gravitazionale.

 Il periodo di rotazione di 'Oumuamua, calcolato da vari autori, oscilla in realtà tra 6,8 e 8,7 ore e tale rotazione sarebbe più simile a un "rotolamento" attorno a un asse "non-principale", con eventuali effetti di precessione/nutazione e ulteriore rotazione attorno all'asse principale di simmetria (ricordiamo che, secondo il modello più accreditato, 'Oumuamua avrebbe una forma simile ad un sigaro con un asse maggiore di circa 230 m e largo sui 35 metri). A questo punto, l'autore fa l'ipotesi ragionevole che, qualunque sia l'effettiva geometria della rotazione, se essa produce una spinta in una certa direzione deve anche imprimere una coppia e quindi provocare una deriva nella velocità di rotazione di 'Oumuamua; naturalmente, l'entità di tale coppia e quindi della deriva nella rotazione dipende dal particolare orientamento dell'asse di rotazione rispetto alla posizione e alla direzione del getto di gas (o dei getti di gas) e questo si lega al "braccio efficace" della forza applicata.

 Per verificare questa ipotesi, Rafikov prende in esame un campione di oltre 200 comete nel Sistema Solare e ne analizza le variazioni di periodo rotazionale in funzione dell'accelerazione non-gravitazionale da esse manifestata. Il risultato dell'analisi è il grafico di dispersione riportato sopra, dove appunto le ascisse indicano l'entità dell'accelerazione non gravitazionale A e le ordinate la variazione di velocità angolare Δω del nucleo cometario, nel corso di un'orbita attorno al sole. Anche se la dispersione dei punti è notevole, la correlazione è evidente e, se estrapolata al caso di 'Oumuamua (quadratino verde), dovrebbe implicare una variazione di velocità angolare enorme, pari a circa 2π radianti (360°) all'ora: è come se un corpo passasse dal non ruotare affatto a fare una rotazione con un periodo di 1 ora! Questo risultato è calcolato considerando solo l'arco di orbita più vicino, tra 1 e 3 ua dal Sole (che poi è quello effettivamente osservato da Terra); se si volesse considerare l'intera traiettoria di Oumuamua (esagono verde in alto nella figura), il cambiamento sarebbe ancora più drastico, con un periodo di rotazione finale di soli 5 minuti, una cosa mai osservata in un oggetto del sistema solare e che, tra l'altro, finirerebbe di distruggere l'oggetto smembrandolo per accelerazione centrifuga!

 Per farla breve, il nostro 'Oumuamua avrebbe dovuto cambiare il modo di girare su se stesso come una trottola impazzita nelle settimane in cui è stato osservato, ma non ci sono prove evidenti che lo abbia fatto. Certo, esiste la possibilità che il getto di gas fosse diretto quasi esattamente lungo l'asse di rotazione e fosse localizzato vicino al baricentro, senza produrre effetti apprezzabili sulla rotazione; in pratica, per potersi accordare con le osservazioni, il suddetto "braccio equivalente" dovrebbe essere inferiore a 70 centimetri, meno dello 0,3% della lunghezza stimata di Oumuamua! Si tratta di una eventualità talmente improbabile da apparire premeditate, riportandoci all'ipotesi "omini verdi"...

 A questo punto, Rafikov si limita a conclude che è molto difficile che 'Oumuamua sia un nucleo cometario e quindi deve trattarsi di un asteroide inerte, però non fornisce una spiegazione della sua elevata accelerezione anomala, per ora. E' probabile, tuttavia, che un simile studio scatenerà una ridda di ipotesi e, probabilmente, i sostenitori dell'esistenza di esseri extraterrestri capaci di fare viaggi interstellari stanno già saltando entusiasticamente a conclusioni affrettate...

 

Riferimenti:
https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7173

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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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