I risultati, pubblicati sul Planetary Science Journall, potrebbero far luce sull'origine di questo asteroide ritenuto, da alcuni, il nucleo di un protopianeta.
Psyche orbita attorno al Sole nella Fascia degli Asteroidi, una regione dello spazio a forma di ciambella tra le orbite di Marte e di Giove che contiene più di un milione di corpi rocciosi che vanno da 10 metri a 946 chilometri di diametro. Con un diametro di oltre 200 chilometri, Psyche è il più grande degli asteroidi di tipo M, una classe enigmatica che si pensa sia ricca di metalli. La NASA lo visiterà nel 2026 con l'omonima missione dedicata.
"Il Sistema Solare primordiale era un luogo violento, poiché i corpi planetari si univano e poi si scontravano tra loro mentre si posizionavano in orbite attorno al Sole", afferma Katherine de Kleer del Caltech, assistente professore di scienze planetarie e astronomia e autrice principale del nuovo studio. "Pensiamo che i frammenti dei nuclei, dei mantelli e delle croste di questi oggetti rimangano oggi sotto forma di asteroidi. Se questo è vero, abbiamo la nostra unica vera opportunità di studiare direttamente i nuclei di oggetti simili a pianeti". Tuttavia, lo studio di orpi così lontani (la distanza di Psyche dalla Terra varia tra 179,5 e 329 milioni chilometri) rappresenta una sfida significativa per gli scienziati planetari.
Imaging da Terra
In genere, le osservazioni termiche di oggetti celesti dalla Terra, che misurano la luce emessa piuttosto che la luce del Sole riflessa dall'oggetto stesso, avvengono in lunghezze d'onda infrarosse. Anche le immagini da solamente 1 pixel rivelano molte informazioni: ad esempio, possono essere usate per studiare l'inerzia termica del corpo, o la velocità con cui si riscalda alla luce del Sole e si raffredda al buio.
"Una bassa inerzia termica è tipicamente associata a strati di polvere, mentre un'elevata inerzia termica può indicare rocce sulla superficie", afferma Saverio Cambioni del Caltech, studioso post-dottorato in scienze planetarie e coautore dell'articolo. "Tuttavia, è difficile distinguere un tipo di paesaggio dall'altro".
Un'osservazione prolungata di più posizioni della superficie e in diverse ore del giorno può fornire molti più dettagli e risultati meno ambigui.
De Kleer e Cambioni, insieme al coautore Michael Shepard della Bloomsburg University in Pennsylvania, hanno sfruttato l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile per ottenere tali dati.
La schiera di 66 radiotelescopi ha permesso al team di mappare le emissioni termiche dall'intera superficie di Psyche a una risoluzione di 30 chilometri per pixel e di generare un'immagine dell'asteroide composta da circa 50 pixel. ALMA ha osservato l'asteroide a lunghezze d'onda millimetriche (da 1 a 10 millimetri), più lunghe rispetto alle lunghezze d'onda dell'infrarosso (tipicamente tra 5 e 30 micron). Ciò ha permesso ai ricercatori di combinare i dati raccolti per creare un telescopio virtuale molto più grande e più grande è un telescopio, maggiore è la risoluzione delle immagini che produce.
Le emissioni di lunghezze d'onda millimetriche rivelano la temperatura dell'asteroide Psyche mentre ruota nello spazio.
Crediti: California Institute of Technology
Inerzia termica e emissione termica
Lo studio ha confermato che l'inerzia termica di Psyche è elevata rispetto a quella di un tipico asteroide, indicando che ha una superficie insolitamente densa o conduttiva.
Quando de Kleer, Cambioni e Shepard hanno analizzato i dati, hanno anche scoperto che l'emissione termica di Psyche, cioè la quantità di calore che irradiata, è solo il 60 percento di quello che ci si aspetterebbe da una superficie tipica con quell'inerzia termica, ossia con quelle capacità di variare la temperatura in base a sollecitazioni esterne. Poiché l'emissione superficiale è influenzata dal materiale sulla superficie, i nuovi dati indicano che la presenza di metallo sulla superficie di Psyche non è inferiore al 30 per cento.
Un'ulteriore analisi della polarizzazione dell'emissione ha aiutato i ricercatori a determinare indicativamente la conformazione.
Una superficie solida e liscia emette luce polarizzata ben organizzata: la luce emessa da Psyche, invece, è dispersa, suggerendo le rocce superficiali siano disseminate di grani metallici.
"Sappiamo da molti anni che gli oggetti di questa classe non sono, in effetti, corpi metallici solidi, ma cosa sono e come si sono formati è ancora un enigma", afferma de Kleer. I risultati rafforzano proposte alternative per la composizione di questo asteroide, incluso il fatto che potrebbe essere un oggetto primitivo formatosi più vicino al Sole di quanto non lo sia oggi, piuttosto che un nucleo di un protopianeta.
Ora, il team intende applicare le stesse tecniche di osservazione ad altri grandi oggetti della Fascia degli Asteroidi.
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