Meteore relativistiche

L'atmosfera del nostro pianeta sarebbe raggiunta da piccoli corpi rocciosi di dimensioni comprese da 1 mm fino a 10 cm che si muoverebbero nello spazio a velocità fantastiche

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Sappiamo che il nostro pianeta viene bombardato occasionalmente da corpi celesti che, catturati dal suo intenso campo gravitazionale, impattano con l’atmosfera bruciando o, se di dimensioni sufficienti, impattando sulla superficie. La Terra, durante il suo percorso attorno al Sole, incrocia con una certa regolarità vaste nuvole di detriti che producono piogge di meteore e inoltre incrocia corpi di dimensioni cosi piccole, circa 1 mm, da passare praticamente inosservati.

Due astrofisici di Harvard molto noti, Amir Siraj e il Prof. Abraham Loeb hanno effettuato uno studio secondo il quale l’atmosfera del nostro pianeta sarebbe raggiunta da piccoli corpi rocciosi di dimensioni comprese da 1 mm fino a 10 cm che si muoverebbero nello spazio a velocità fantastiche. I due studiosi sostengono che queste meteore potrebbero essere state prodotte da supernovae relativamente vicine che avrebbero impresso loro velocità sub relativistiche e relativistiche.

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Lo studio di Siraj e Loeb si intitola “Firme osservative delle mete sub-relativistiche“, è apparso di recente sul server di prestampa arXiv ed è stato presentato all’Astrophysical Journal.

Siraj e Loeb affrontano un vero e proprio mistero astrofisico, ovvero se l’ejecta creato da una supernova può essere accelerato a velocità relativistiche e viaggiare attraverso lo spazio interstellare fino a raggiungere l’atmosfera terrestre.

L’esistenza di questo tipo di piccoli oggetti cosmici è stata proposta in passato anche da altri astronomi, tra cui Lyman Spitzer e Satio Hayakawa. E’ stata studiata a fondo la possibilità che questi oggetti cosmici possano sopravvivere a un viaggio interstellare. Come ha spiegato Siraj a Universe Today via e-mail:

Le prove empiriche indicano che in passato almeno una supernova ha scagliato pesanti elementi sulla Terra. È noto che le supernovae rilasciano quantità significative di polvere a velocità sub-relativistiche. Vediamo anche prove di aggregazione o “proiettili” nella eiezione da supernova. La frazione di massa è sconosciuta, ma se solo lo 0,01% della polvere eiettata fosse contenuta in oggetti di dimensioni millimetriche o più grandi, ci aspetteremmo che uno di essi appaia nell’atmosfera terrestre come meteora sub-relativistica ogni mese (in base alla tasso di supernovae nella galassia della Via Lattea)“.

La base teorica pare solida ma non sappiamo se effettivamente granelli di polvere cosmica entrino a velocità relativistiche nella nostra atmosfera, perché la ricerca odierna non è in grado di compiere osservazioni del genere.

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Le meteore in genere viaggiano vicino allo 0,01% della velocità della luce“, ha affermato Siraj. “Pertanto, le ricerche attuali cercano segnali emessi da oggetti che si muovono a quella velocità. Le meteore emesse dalle supernova si muoverebbero cento volte più velocemente (circa l’1% della luce della velocità), e quindi i loro segnali sarebbero diversi dalle meteore tipiche, rendendole non rilevabili dai sistemi di rilevamento attualmente in uso“.

Per effettuare lo studio, Siraj e Loeb hanno sviluppato un modello idrodinamico e radiativo per tracciare l’evoluzione dei cilindri al plasma caldi che risultano da meteore sub-relativistiche che attraversano l’atmosfera. Da questo, sono stati in grado di calcolare quale tipo di segnali verrebbero prodotti, fornendo così un’indicazione di ciò che gli astronomi dovrebbero registrare. Come ha spiegato Siraj:

Abbiamo scoperto che una meteora sub-relativistica darebbe origine a un’onda d’urto che potrebbe essere captata da un microfono e anche a un lampo luminoso di radiazione in lunghezze d’onda ottiche, che durerà per circa un decimo di millisecondo. Per meteore di 1 mm, un piccolo rivelatore ottico (1 centimetro quadrato) potrebbe facilmente rilevare il lampo di luce verso l’orizzonte“.

Con questo in mente, Siraj e Loeb hanno delineato il tipo di infrastruttura che consentirebbe agli astronomi di confermare l’esistenza di questi oggetti e di studiarli. Ad esempio, nuovi sondaggi potrebbero incorporare microfoni e strumenti a infrarossi-ottici in grado di rilevare la firma acustica e i flash ottici creati da questi oggetti che entrano nella nostra atmosfera e le conseguenti esplosioni.

Sulla base dei loro calcoli, basterebbero una rete globale di circa 600 rilevatori a cielo aperto che sarebbero in grado di captare alcune di queste meteore relativistiche all’anno. Un’altra possibilità è quella di studiare i dati esistenti cercando possibili tracce di meteore sub-relativistiche e relativistiche. A questo scopo si potrebbero utilizzare le infrastrutture già esistenti.

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Un buon esempio di quanto si potrebbe studiare, ha spiegato Siraj, si trova nella rete e nel database del Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) della NASA: “Inoltre, notiamo che la rete mondiale di sensori classificati dal governo degli Stati Uniti (inclusi microfoni e rilevatori ottici ) che fornisce il database CNEOS Fireball e Bolidi probabilmente comprende una valida infrastruttura esistente. Esortiamo il governo degli Stati Uniti a declassificare ampie strisce dei dati CNEOS in modo che gli scienziati possano cercare meteore sub-relativistiche senza spendere più soldi dei contribuenti per sviluppare una nuova rete globale con una già in funzione“.

In questo modo si potrebbero attivare le capacità necessarie a studiare una serie completamente nuova di oggetti che interagiscono regolarmente con l’atmosfera terrestre. Questo ci darebbe una nuova prospettiva allo studio delle supernovae permettendo agli astronomi di porre importanti vincoli sulle emissioni che producono. Si potrebbe a questo scopo investire in una rete globale a basso costo di telecamere a cielo aperto, ne varrebbe certamente la pena.

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Fonte: Phys.org