Gli strani tumuli visti su Arrokoth potrebbero essere resti della sua formazione

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Arrokoth, l’oggetto più distante mai esplorato da vicino potrebbe presentare tracce di uno dei primi stadi di formazione del pianetesimo.

Arrokoth, l’oggetto della cintura di Kuiper noto per la sua tonalità rossastra e la forma a pupazzo di neve bilobato, presenta tumuli irregolari su tutto il lobo più grande, e questi potrebbero essere i resti dei massi che si unirono per creare l’intero oggetto.

Utilizzando i dati della navicella spaziale New Horizons, che ha sorvolato Arrokoth a circa 44,6 unità astronomiche dal Sole nel 2019, un team guidato dal planetologo Alan Stern del Southwest Research Institute ha effettuato uno studio approfondito del lobo, noto come Wenu.

I ricercatori hanno scoperto 12 protuberanze più o meno delle stesse dimensioni, forma, colore e riflettività, suggerendo che queste siano le unità da cui è stato assemblato Wenu.
arrokoth formation
Serie di diagrammi che illustrano il modo in cui si pensa si sia formato Arrokoth. ( New Horizons/NASA/JHUAPL/SwRI/James Tuttle Keane )

È sorprendente vedere questo oggetto così ben conservato che la sua forma rivela direttamente questi dettagli del suo assemblaggio da una serie di elementi costitutivi tutti molto simili tra loro“, afferma l’astronomo Will Grundy del Lowell Observatory. “Arrokoth sembra quasi un lampone, fatto di piccole subunità“.

Si ritiene che Arrokoth, che si trova lontano dal Sole, oltre Plutone, nella fascia di rocce ghiacciate di Kuiper, sia il seme di un pianeta che non ha mai raggiunto la piena crescita. Inoltre, data la sua ubicazione, si ritiene che alterazioni della sua superficie da parte della radiazione solare sia stata minima; è l’oggetto più primitivo e incontaminato che abbiamo mai osservato.

Studi precedenti hanno dimostrato che una volta Arrokoth era costituito da due oggetti più piccoli in un’orbita binaria che gradualmente si sono uniti e fusi, ma c’è molto di più nella storia della sua formazione. Un articolo del 2020 ha dimostrato che in origine questo oggetto era composto da un intero gruppo di oggetti legati in una complessa danza orbitale che hanno finito per unirsi dolcemente sotto l’azione della gravità per formare una roccia più grande.
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Immagini codificate a colori di Arrokoth che mostrano i tumuli. ( SwRI )

Ciò supporta l’idea che la crescita di un pianeta inizi con un gruppo di oggetti più piccoli provenienti dalla stessa parte della nuvola di detriti che circonda una stella appena nata. E la nuova scoperta supporta ulteriormente questo scenario.

Arrokoth misura circa 35 chilometri di lunghezza, 20 chilometri di larghezza e 10 chilometri di spessore. All’osservazione delle immagini di Wenu, tramesse da New Horizons, non era liscio, ma era coperto da una serie di tumuli o dossi interconnessi, che suscitavano curiosità su come si era formato.

Utilizzando due immagini ravvicinate del sorvolo di New Horizons, Stern e i suoi colleghi hanno condotto un’analisi approfondita dei tumuli di Wenu. Hanno contato, in totale, 12 tumuli, generalmente di circa 5 chilometri di diametro e con rapporti lunghezza-larghezza simili, oltre ad altre somiglianze.

Per capire come Wenu sia arrivato ad avere quell’aspetto, i ricercatori hanno condotto simulazioni, concentrandosi su due scenari di formazione: oggetti più piccoli, di circa 3 chilometri di diametro, che si scontrano insieme ad alta velocità o oggetti più grandi, di circa 5 chilometri di diametro, che si uniscono dolcemente a bassa velocità.

È improbabile che il primo scenario, quello ad alta velocità, sia quello in cui si è formato Wenu. L’oggetto risultante nelle simulazioni appariva troppo liscio, poiché le rocce si erano frantumate nell’impatto. Lo scenario di formazione lenta, tuttavia, ha prodotto una massa bitorzoluta che somigliava moltissimo a Wenu.
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L’oggetto grumoso risultante dalle simulazioni a bassa velocità (a sinistra) rispetto a Wenu (a destra). ( Stern et al., PSJ, 2023 )

Ciò concorda con le scoperte precedenti sulla formazione lenta e dolce di Arrokoth, ma solleva un’altra domanda: perché le rocce hanno più o meno tutte la stessa dimensione? Questa è una domanda per rispondere alla quale avremo bisogno di più modelli – e più osservazioni di altri planetesimi.

Le somiglianze, comprese le dimensioni e altre proprietà, delle strutture dei tumuli di Arrokoth suggeriscono nuove intuizioni sulla sua formazione“, afferma Stern. “Se i tumuli sono effettivamente rappresentativi degli elementi costitutivi degli antichi planetesimi come Arrokoth, allora i modelli di formazione planetesimale dovranno spiegare la dimensione preferita per questi elementi costitutivi”.

Per quanto riguarda il più piccolo dei due lobi, Weeyo, a prima vista, non assomiglia molto a Wenu, con il suo grande cratere. Tuttavia, il team è stato in grado di identificare provvisoriamente tre strutture simili a tumuli. Quindi non è impossibile che Weeyo si sia formato allo stesso modo.

Una missione della NASA, Lucy, è attualmente in corso per esplorare le popolazioni di asteroidi che condividono l’orbita di Giove. Cercare segni di tumuli tra questi oggetti aiuterà gli scienziati a capire esattamente quanto potrebbe essere comune questo processo di formazione.

La ricerca è stata pubblicata su The Planetary Science Journal.

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