'Oumuamua è un iceberg di ghiaccio molecolare?

Aggiornamento del 18/8/2020: a proposito dell'ipotesi illustrata in questo articolo, c'è chi ha suggerito che la nube molecolare gigante W51 (posta a "soli" 17000 anni luce di distanza) sia il probabile luogo d'origine per 'Oumuamua. Tuttavia, secondo un recente studio fatto da T.Hoand, A.Loeb e B.Beard (vedi link), le condizioni di elevata densità all'interno di queste nubi non favoriscono la crescita di blocchi di idrogeno molecolare ghiacciato di dimensioni chilometriche perchè l'idrogeno sarebbe destinato a sublimare rapidamente a causa del riscaldamento indotto delle collisioni con le molecole di gas.

 E' ormai a 2735 milioni di km dal Sole (quasi la distanza di Urano) e si allontana da esso a 28165 m/s, oltre il doppio della velocità di New Horizons; dovrebbe avere raggiunto la magnitudine 34,7, dunque migliaia di volte più debole di quanto riescono a vedere i telescopi più potenti. Eppure, si parla ancora di A/2017 U1, meglio noto come 'Oumuamua, il primo visitatore di sicura provenienza interstellare.

 Le osservazioni condotte tra Ottobre 2017 e i primi giorni del 2018 avevano indicato che si trattava di uno strano oggetto, con una forma presumibilmente molto allungata, una rotazione caotica e un'accelerazione simile a quella di una cometa, ma senza una chioma o una coda evidenti. L'oggetto, che ha sconcertato gli astronomi e ha portato alcuni a sostenere che potrebbe essere un veicolo spaziale inviato da una civiltà aliena, ricevette un nome che, in lingua hawaiana, significa "messaggero che arriva per primo da lontano ". Adesso, una nuova teoria proposta dagli astronomi dell'Università di Chicago e Yale spiega il fenomeno senza alieni, ma con interessanti implicazioni scientifiche.

 "È un iceberg ghiacciato di idrogeno molecolare ", ha detto D.Seligman, che ha scritto insieme a G.Laughlin un articolo in Astrophysical Journal Letters in cui espone l'ipotesi. "Questo spiega ogni proprietà misteriosa al riguardo. E se [l'interpretazione] è corretta, è probabile che la galassia sia piena di oggetti simili." Si stima in effetti che il loro numero sia enorme: la loro massa complessiva potrebbe corrispondere a una massa terrestre per ogni stella, equivalente a un milione di masse solari in tutta la Via Lattea... 

 'Oumuamua, avvistato solo quando aveva superato il perielio e stava allontanando dal Sole, ha esibito una lieve accelerazione che non poteva essere spiegata dalla gravità; se riferita a una distanza standard di 1 unità astronomica dal Sole, ammontava a circa mezzo millimetro/secondo per ogni giorno, peraltro non perfettamente allineata alla congiungente con il Sole. Quando la distanza cambiava, l'entità della spinta variava proporzionalmente all'irraggiamento solare, ovvero con l'inverso del quadrato della distanza dal Sole. Le comete possono accelerare in questo modo, ma la spinta proviene dal ghiaccio sulla superficie che sublima e viene espulso a causa del calore del Sole, trascinando con sé polveri e detriti solidi del nucleo, come ci hanno mostrato le splendide immagini di Rosetta nel caso della cometa Churymov-Gerasimenko. Questa attività porta notoriamente allo sviluppo di vistose chiome e code cometarie, visibili grazie alla luce solare diffusa dalle particelle di polvere. Nel caso di 'Oumuamua, però, non vi era alcuna traccia evidente di tale attività e pertanto si parla di esso come di un asteroide, più che di una cometa.

In alto la traiettoria (in rosso) di 'Oumuamua nel Sistema Solare esterno (a sinistra) e interno (a destra). Le tre "locations" si riferiscono ai tre modelli in basso sulle dimensioni e la forma variabili di 'Oumuamua, ciascuno con vista da due diverse prospettive - Credits: Seligman/Laughin/APJ letters - Improvement: Marco Di Lorenzo

 Gli autori dell'articolo sono partiti dall'idea che in realtà 'Oumuamua sia una cometa la cui produzione di gas era semplicemente invisibile ai telescopi. Si sono quindi chiesti quale potrebbe essere la sostanza in gioco e, sulla base dei dati, la rosa dei candidati si è ristretta ad una. "L'unico tipo di ghiaccio che spiega davvero l'accelerazione è l'idrogeno molecolare", ha detto Seligman. La sublimazione di idrogeno biatomico potrebbe essere il responsabile della forma così insolita e allungata della cometa perché, come dimostrato già da alcuni modelli elaborati poco dopo la sua scoperta, l'erosione anisotropa dovuta a sublimazione, unita al moto di rotazione, tenderebbe ad esasperare il rapporto tra asse maggiore ed asse minore dell'ellissoide triassiale, come illustrato nella figura qui sopra. Gli autori stimano che, prima dell'incontro, tale rapporto doveva essere vicino a 2:1 mentre, poco dopo la scoperta di 'Oumuamua, era già salito a 6:1 grazie alla perdita dell'80% del materiale. 

 Il ghiaccio fatto di molecole H₂ è una sostanza strana, si forma solo quando la temperatura è molto vicina allo zero assoluto. Non riflette né produce luce, quindi i telescopi non sarebbero in grado di vederla. "Il fatto che ne abbiamo visto uno implica che ci sono un sacco di questi oggetti là fuori", ha detto Seligman. "La galassia deve essere piena di questi iceberg ricchi di idrogeno scuro. È incredibilmente bello!". Il luogo ideale dove potrebbero formarsi simili corpi non è un altro sistema solare ma i densi filamenti di gas e polveri all'interno di una nube molecolare gigante, ricca appunto di molecole di idrogeno e caratterizzata da temperature vicina a 3 K. Queste nubi sono anche il luogo deputato alla nascita delle stelle e, dato che sono otticamente opache, poter studiare corpi nati nelle loro viscere sarebbe una fortuna scientifica. "Sarebbe la materia primordiale più incontaminata della galassia. È come se la galassia ce l'avesse recapitata a casa tramite corriere espresso".

 Seligman spiega che l'oggetto sarebbe stato costantemente consumato dai raggi cosmici nello spazio interstellare e poi dalla luce del Sole; entrambe rimuovono l'idrogeno dalla superficie assottigliandone la forma, esattamente come una saponetta che viene usata nel tempo. Assumendo una forma iniziale quasi sferica, con diametro di quasi 450 metri e una densità di 300 kg/m³, gli autori stimano che 'Oumuamua abbia viaggiato per circa 100 milioni di anni. La maggior parte dell'evoluzione della forma di 'Oumuamua sarebbe avvenuta mentre era nel sistema solare interno, quindi la prossima volta che ne arriverà un altro, dovremo essere in grado di vederlo consumarsi in tempo reale, il che potrebbe dimostrare la teoria. Per questo, gli autori sperano che ne vengano identificati parecchi nei prossimi anni, soprattutto quando alla fine del 2022 entrerà in funzione il grande telescopio per Survey Rubin. 

  Qualcuno, per la verità, non ha intenzione di aspettare ed ha proposto avveniristiche missioni per raggiungere 'Oumuamua e studiarlo da vicino; ne riparleremo presto!

Riferimenti:

https://phys.org/news/2020-06-mysterious-interstellar-visitor-dark-hydrogen.html