Il secondo oggetto di origine interstellare mai osservato nel nostro sistema solare sta dimostrando quanto fosse effettivamente particolare il primo oggetto interstellare noto: ‘Oumuamua.

‘Oumuamua provocò molti dubbi ed altrettante domande quando comparve all’improvviso poco più di un anno fa. Più simile ad un asteroide che a una cometa ghiacciata (SN: 27/10/17).

Poiché le comete si formano molto più lontano dalle loro stelle ospiti rispetto agli asteroidi, dovrebbe essere più facile per le comete sfuggire alla gravità della loro stella e trovarle a vagare per la galassia. Per questa ragione gli astronomi si aspettano che la stragrande maggioranza dei vagabondi interstellari siano corpi ghiacciati. Ma ‘Oumuamua non sfoggiava l’alone o la coda gassosa che si forma quando la luce del sole vaporizza il ghiaccio di una cometa.

Ora, le nuove immagini riprese dai telescopi confermano che il secondo oggetto interstellare chiamato 2I / Borisov (originariamente soprannominato C / 2019 Q4 (Borisov)) sembra una normale cometa, come i ricercatori hanno riportato il 14 ottobre su Nature Astronomy. L’aspetto simile a una cometa di questo oggetto, intravisto per la prima volta il 30 agosto, suggerisce che “la stranezza di Oumuamua era una tantum e che i modelli di sistemi planetari degli astronomi sono sulla buona strada (SN: 9/12/19).

Gli astronomi hanno osservato 2I / Borisov per due notti a settembre con il William Herschel Telescope, nelle Isole Canarie spagnole, e il Gemini North Telescope alle Hawaii. Le immagini riprese rivelano che, come le comete native del nostro sistema solare, il nucleo di 2I / Borisov è avvolto in un alone gassoso trainato da un debole, ampio flusso di gas e polvere.

“È un sollievo il fatto che finalmente abbiamo qualcosa che soddisfa le nostre aspettative“, afferma il coautore dello studio Michał Drahus, astronomo dell’Università Jagellonica di Cracovia, in Polonia. “Ora possiamo davvero essere assolutamente sicuri che ‘Oumuamua era un oggetto strano“.

Mentre ‘Oumuamua scomparve nel giro di poche settimane dalla sua scoperta, gli astronomi hanno ancora diversi mesi davanti per dare un’occhiata più da vicino a 2I / Borisov. Le immagini del telescopio ad alta risoluzione possono dare un’idea dell’esatta dimensione e forma del suo nucleo, e permetteranno di ispezionare le lunghezze d’onda specifiche della luce che emana dalla cometa, aiutando gli astronomi a comprendere la sua composizione chimica.

Osservazioni preliminari sulla lunghezza d’onda hanno già suggerito che 2I / Borisov contiene gas cianogeno (fatto di atomi di carbonio e azoto), che è relativamente comune nelle comete native del sistema solare. L’astronomo Alan Fitzsimmons della Queen’s University di Belfast, in Irlanda del Nord e colleghi riportano questi risultati il ​​2 ottobre su arXiv.org.

Una strana coppia

Il secondo oggetto interstellare noto, una cometa che attualmente sta attraversando il nostro sistema solare chiamato 2I / Borisov, sembra abbastanza diverso dal primo visitatore interstellare scoperto: un oggetto simile ad un asteroide chiamato ‘Oumuamua che fu osservato nel 2017. Ecco alcune delle differenze tra questa coppia di rocce spaziali interstellari.

Differenze tra il primo e il secondo oggetto interstellare scoperto

Fonti: P. Guzik et al / Nature Astronomy 2019, ‘Oumuamua ISSI team / arXiv.org 2019, AM Hein et al / Acta Astronautica 2019

Ricordate il film “Interstellar”? Fu realizzato con alla consulenza scientifica di Kip Thorne, fisico vincitore del premio Nobel, e si basa su premesse scientifiche che non violano le leggi della fisica e anche qualsiasi sfrenata speculazione deriva da assunti scientifici solidi.

Punto centrale del film è la progressiva inabilità della Terra che porterà il genere umano a cercare un altro pianeta adatto ad ospitare la vita. La fortuna sorride all’umanità perché gli astronomi scoprono un wormhole nel nostro sistema solare nei pressi di Saturno. Il whormhole ha la capacità di collegare il sistema solare con un buco nero supermassiccio molto lontano chiamato “Gargantua”.

Gargantua ospita diversi pianeti e cosi la NASA decide di inviare diverse missioni alla ricerca del pianeta giusto per gli esseri umani. L’accuratezza del film, la rappresentazione dei buchi neri e il viaggio stesso nel whormhole hanno ricevuto molti elogi.

Ma possono dei pianeti essere abitabili, pur trovandosi nei pressi di un buco nero suoermassiccio?

Oggi possiamo in una certa misura rispondere alla domanda grazie al lavoro di Jeremy Schnittman che lavora presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland. Schnittmann ha cercato di capire se esistono le condizioni adatte alla vita su un pianeta in orbita vicino a un buco nero supermassiccio. E le sue conclusioni sono per certi versi, sorprendenti.

Gli astrobiologi hanno discusso a lungo su quali debbano essere le condizioni necessarie per la vita simile a quella presente sulla Terra. Si concorda su alcuni punti, ad esempio la presenza di acqua allo stato liquido che pone dei limiti di temperatura e pressione sulla superficie dei pianeti abitabili.

Schnittman ha sviluppato un approccio particolare per capire come i pianeti possano garantire acqua liquida in superficie rivolgendo la propria attenzione alle fonti di energia che potrebbero contribuire a mantenere una temperatura adeguata su un pianeta orbitante attorno a un buco nero supermassiccio.

Una tale fonte di energia, sarebbe certamente completamente diversa da quella terrestre. La temperatura atmosferica sul nostro pianeta è il risultato dell’equilibrio tra l’energia in arrivo dal sole, che riscalda l’atmosfera, e l’energia riflessa nello spazio. Ciò si rivela essere una relazione complessa che ha generato un’intera disciplina propria sotto forma di “scienza del clima”.

Tuttavia, senza una stella non ci sarebbe luce, annullando quasi tutta l’energia utile per la vita sulla Terra. A quel punto gli oceani forse gelerebbero del tutto in pochi giorni, afferma Schnittman.

Sappiamo però che un pianeta in orbita attorno a un buco nero potrebbe avere qualche possibilità di mantenere oceani liquidi: intanto un buco nero supermassiccio non è proprio “nero”.

“La maggior parte di ciò che sappiamo sui buchi neri viene dall’osservazione della radiazione elettromagnetica proveniente dal gas che si accumula nei pressi del buco nero stesso“, afferma Schnittman. “Si potrebbe naturalmente immaginare che la sostituzione del sole con un buco nero in accrescimento potrebbe non essere la fine della vita sulla Terra, dopo tutto“.

I buchi neri supermassicci non emettono solo luce visibile, sono anche la fonte di  grandi quantità di  radiazione ultravioletta in cui si verificano i picchi di radiazione. Sono anche circondati da un disco di accrescimento composto da gas caldi.

Nei pressi di un oggetto del genere le condizioni sarebbero troppo estreme per consentire la presenza di acqua liquida anche se Schnittman afferma che se il tasso di accrescimento del buco nero supermassiccio avesse un valore frazionario del tasso dato ci sarebbero condizioni molto più favorevoli.

I pianeti in orbita intorno al buco nero supermassiccio si troverebbero avvolti da una nuvola di gas caldo.

Nel film “interstellar” i pianeti si trovano poco oltre l’orizzonte degli eventi dell’oggetto e secondo i calcoli di Schnittman, sarebbero immersi in una radiazione da corpo nero di 6000 gradi, in tal caso le condizioni per la vita non sarebbero certamente invitanti.

Se i pianeti, invece, fossero posti a distanze maggiori il gas avrebbe una temperatura più tollerabile, se fossero 100 volte più distanti ad esempio.

Questo renderebbe possibile la presenza di acqua liquida?

Si, sarebbe possibile ma è più complicato stabilire se la vita possa svilupparsi in un ambiente simile. “Tutte le forme di vita conosciute richiedono una certa quantità di energia per sopravvivere, quindi uno sfondo di radiazione pervasiva del corpo nero probabilmente non sarebbe molto favorevole alla vita complessa“, spiega Schnittman.

Un’altro problema rilevato dal ricercatore è l’instabilità dell’orbita del pianeta posta oltre il disco di accrescimento. Anche il tasso di accrescimento, che è responsabile dell’irradiazione energetica non deve essere troppo basso, se tale disco fosse poco denso l’energia irradiata sarebbe insufficiente a creare le condizioni adatte sulla superficie del pianeta.

Un’altra fonte di energia presa in considerazione è lo sfondo cosmico a microonde, l’eco del Big Bang. Gli astronomi hanno misurato questa radiazione che ha una temperatura di soli 2,7 K, appena sufficiente per sostenere l’acqua liquida.

Ma è qui che ci viene in aiuto la relatività.

Come appare evidente nel film, il tempo rallenta per gli osservatori sulla superficie del pianeta, e questo ha effetto sulla luce che si sposta verso il blu, rendendola più energetica. E più il pianeta è vicino al buco nero, maggiore sarà questo effetto.

Schnittman calcola che un pianeta in orbita appena oltre il raggio di Schwarzschild riceverebbe sufficiente energia dal fondo cosmico per mantenere acqua allo stato liquido: “Sarebbe come orbitare attorno a una nana bianca a una distanza di 0,2 UA“, afferma. Il problema si sposterebbe ora su un’eccessiva irradiazione ultravioletta.

Un’altra fonte di energia sarebbe la luce di altre stelle.

Sulla Terra, il cielo notturno è buio perché ci troviamo in un braccio relativamente vuoto della galassia. Ma i buchi neri supermassicci si trovano generalmente al centro delle galassie, dove la densità delle stelle è molto più alta. Quindi, per un pianeta in orbita attorno al buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, il cielo notturno sarebbe 100.000 volte più luminoso che sul nostro pianeta.

Questa situazione fornirebbe energia sotto forma di raggi UV e raggi X che, immagina Schnittman, potrebbero essere utilizzati da una civiltà avanzata capace di costruire una sfera di Dyson ma che funzioni al contrario, riflettendo le radiazioni dannose.”Ciò consentirebbe l’abitabilità molto più vicino al buco nero supermassiccio ospite, anche di fronte alla radicale radiazione UV o ai raggi x di sfondo“.

“Eppure, anche con uno scudo del genere, c’è ancora lo spettro del killer silenzioso della natura: i neutrini“. I neutrini non interagiscono fortemente con la materia. Ma se ce ne fossero moltissimi, possono avere un impatto significativo.

Alcuni scienziati pensano che gli eventi di estinzione di massa sulla Terra siano stati causati da enormi esplosioni di neutrini provenienti dalle supernove vicine.

Ma i neutrini potrebbero portare al riscaldamento geotermico. “E a differenza del dannoso flusso di raggi UV o raggi X da questa radiazione elettromagnetica spostata verso il blu, il riscaldamento causato dai neutrini del nucleo del pianeta potrebbe portare a una fiorente popolazione di forme di vita simili a quelle che si trovano vicino alle aperture degli oceani sulla Terra“, sostiene Schnittman.

Ci sono, però, altri pericoli nei pressi di un buco nero supermassiccio: le onde gravitazionali, la materia oscura e sarebbe dura per eventuali forme di vita sopravvivere e progredire.

Il lavoro è certamente interessante, non ci resta che aspettare e non abbandonare nessuna possibilità, anche se flebile. La vita è imprevedibile e potrebbe svilupparsi in luoghi e in modi che non abbiamo ancora considerato.

Rif: arxiv.org/abs/1910.00940 : Life on Miller’s Planet: The Habitable Zone Around Supermassive Black Holes

Negli ultimi anni gli astronomi hanno trovato migliaia pianeti extrasolari, riuscendo a calcolare pochi essenziali parametri quali dimensioni, massa e per una piccola parte di essi un fuggevole accenno della composizione dell’atmosfera.

La grande maggioranza delle informazioni rimarrà celata ai nostri strumenti fino a quando gli astronomi non disporranno di mezzi e tecnologie ancora più potenti.

Un accenno di queste tecnologie innovative è arrivato la scorsa settimana dalla Francia, dove è stato presentato un radiotelescopio che potrebbe svelarci cosa accade all’interno di un pianeta extrasolare.

Il radiotelescopio, sintonizzato per cercare i segnali radio emessi da un campo magnetico, potrebbe mostrare se un pianeta ha una dinamo magnetica, cioè un nucleo metallico liquido che agisce come quello della Terra.

“È un’indagine sulla struttura interna che non possiamo effettuare in nessun altro modo in questo momento“, afferma l’astrofisico Evgenya Shkolnik, dell’Arizona State University di Tempe, che non è stata coinvolta nel progetto.

Il telescopio potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere le dinamiche di formazione dei pianeti extrasolari e se i sei pianeti che possiedono campi magnetici nel nostro sistema solare sono tipici nella nostra galassia.

I segnali sarebbero anche indizio dell’abitabilità di un pianeta extrasolare.

I campi magnetici proteggono la superficie di un pianeta dai raggi cosmici e dal vento di particelle cariche rilasciate dalla propria stella, che può sterilizzarne la superficie. Il campo magnetico inoltre, può impedire alle particelle del vento stellare di spazzare via l’atmosfera do un pianeta.

“Questo apre una porta in più per lo studio degli esopianeti“, ha dichiarato Jean-Mathias Griessmeier, dell’Università di Orléans in Francia.

Inaugurato ufficialmente la scorsa settimana, il telescopio sarà una stazione all’interno dell’array a bassa frequenza (LOFAR), un array radio europeo con sede nei Paesi Bassi. Situata presso la stazione di radioastronomia di Nançay in Francia, la nuova estensione di Nançay Upgrade LOFAR (NenuFAR), come viene chiamato lo strumento, aiuterà nella ricerca LOFAR, uno studio dedicato al rilevamento di segnali dalle prime stelle dell’universo primordiale.

Il nuovo radiotelescopio dedicherà anche gran parte del suo tempo alla scansione di una gamma di frequenze radio alla ricerca di segni di campi magnetici su pianeti extrasolari.

“È solo una questione di tempo [prima di un rilevamento], probabilmente mesi“, prevede Shkolnik.

A metà degli anni ’50, gli astronomi rilevarono per la prima volta esplosioni radio da Giove. Queste trasmissioni vengono generate  dagli ioni che fuggono dalla sua luna Io venendo spazzati dal campo magnetico di Giove che li obbliga a ruotare lungo le linee del campo magnetico emettendo fotoni radio.

Successivamente, i rivelatori posti nello spazio hanno raccolto anche segnali radio più deboli e a bassa frequenza da altri pianeti, generati dalle particelle di vento solare catturate nei loro campi magnetici.

Anche il segnale di Giove è troppo debole per essere visto a distanze di anni luce. Ma molti degli esopianeti rilevati finora sono considerati “Gioviani caldi“, giganti gassosi che orbitano attorno alle loro stelle più vicino di quanto Mercurio non faccia con il sole. Un pianeta del genere sarebbe colpito da un vento stellare molto più potente, con più elettroni da sferzare dalla magnetosfera del pianeta in un segnale che potrebbe essere un milione di volte più forte di quello di Giove. In teoria, un segnale così potente potrebbe essere rilevato dalla Terra da anni luce di distanza.

Sistemi come LOFAR hanno già trovato segnali suggestivi, ma ancora non certi. NenuFAR, più sensibile alle basse frequenze e dedicato allo scopo, può avere più fortuna. Alla fine consterà di quasi 2000 antenne. I ricevitori raccolgono frequenze da meno di 85 megahertz (MHz), la parte inferiore della banda radio FM, fino a 10 MHz, al di sotto della quale la ionosfera blocca qualsiasi segnale dallo spazio.

NenuFAR ha iniziato a raccogliere dati da luglio con il 60% delle sue antenne funzionanti. All’inaugurazione, il principale ricercatore dell’array, Philippe Zarka dell’Osservatorio di Meudon, a Parigi, ha dichiarato che spera di avere l’80% delle antenne installate entro la fine dell’anno, mentre il team cerca ulteriori finanziamenti. Finora l’80% dei 15 milioni di euro necessari per costruire e gestire l’array, è stato garantito da finanziatori governativi, università e autorità locali.

Il team di NenuFAR si dedicherà presto all’osservazione di una dozzina di Gioviani caldi posti nelle nostre immediate  vicinanze con la collaborazione di altri osservatori che si stanno unendo alla ricerca.  La serie di lunghezze d’onda lunghe della Owens Valley in California avrà 352 antenne al termine dell’anno prossimo. Non è sensibile come NenuFAR, quindi piuttosto che concentrarsi su esopianeti noti, osserverà continuamente l’intero cielo. Con un po’ di fortuna, catturerà il raro radiofaro extra luminoso di un pianeta colpito da un’espulsione di massa coronale: una bolla in rapido movimento di vento stellare, spiega il ricercatore capo Gregg Hallinan del California Institute of Technology di Pasadena.

Poiché NenuFAR e altri telescopi terrestri hanno un limite inferiore di 10 MHz, saranno limitati al rilevamento dei pianeti di tipo Gioviani caldi, luoghi improbabili per la vita.

Gli esopianeti simili alla Terra hanno probabilmente campi magnetici più deboli che producono emissioni radio inferiori a 10 Mhz. Per sfuggire alla ionosfera che blocca le frequenze più basse, i radioastronomi dovranno cercare dallo spazio o dal lato più lontano della luna ma questo sarà possibile solo quando disporranno di un radiotelescopio lunare.

Fonte: Science