Sopra 19 ottobrens, 2017 , gli astronomi hanno effettuato il primo rilevamento in assoluto di un oggetto interstellare (ISO) che passa attraverso il nostro Sistema Solare. Designato 1I/2017 U1′ Oumuamua, questo oggetto ha confuso gli astronomi che non sono stati in grado di determinare se fosse una cometa interstellare o un asteroide. Dopo quattro anni e tante teorie (tra cui la controversa “ E vela solare ” ipotesi), la comunità astronomica sembrava atterrare su una spiegazione che soddisfacesse tutte le osservazioni.
La teoria dell''iceberg di azoto' affermava che 'Oumuamua era probabilmente un detrito di un pianeta simile a Plutone in un altro sistema solare. Nel loro ultimo studio, intitolato 'Il budget di massa necessario per spiegare 'Oumuamua come un iceberg di azoto', Amir Siraj e il prof. Avi Loeb (che ha proposto l'ipotesi della vela solare ET) hanno offerto una contro-argomentazione ufficiale a questa teoria. Secondo il loro nuovo articolo, c'è un'estrema carenza di eso-Plutone nella galassia per spiegare il rilevamento di un iceberg di azoto.
Nel documento in cui ha affrontato la possibilità, Loeb ha indicato che il carattere e il comportamento insoliti di Oumuamua erano coerenti con una vela solare. Ciò includeva la natura altamente riflettente dell'oggetto e il suo profilo, che sembrava essere a forma di sigaro o simile a una frittella. Ancora più importante, la sua improvvisa accelerazione e deviazione dalla sua orbita prevista sembrava essere il risultato della pressione delle radiazioni, che è esattamente il modo in cui le vele solari ottengono la propulsione.
C'era anche il modo in cui è entrato nel nostro Sistema Solare, che gli ha permesso di fare un sorvolo della Terra dopo essere passato più vicino al nostro Sole (perielio). In altre parole, la sua dinamica orbitale gli ha permesso di osservare da vicino l'unico pianeta abitabile del nostro Sistema Solare, che è esattamente quello che ci si potrebbe aspettare da una sonda interstellare. Questi argomenti sono stati ulteriormente dettagliati nel libro di Loeb, Extraterrestre: il primo segno di vita intelligente oltre la Terra , che noi rivisto in un articolo precedente.
Al momento della stesura del libro, tutti i tentativi di spiegare 'Oumuamua in termini di fenomeni naturali sono falliti. Fondamentalmente, non c'era una singola spiegazione che potesse spiegare la sua luminosità, profilo e accelerazione pur riconoscendo che non c'erano prove di degassamento. Inoltre, l'accelerazione improvvisa non può essere attribuita alle forze gravitazionali poiché queste avrebbero dovuto rallentare 'Oumuamua in quel momento.
Nel marzo del 2021, due ricercatori del Scuola di esplorazione della Terra e dello spazio (SESE) dell'Arizona State University (ASU) ha offerto una nuova ipotesi. In due studi pubblicati, il ricercatore SESE Alan Jackson e il professor Steven Desch hanno sostenuto che 'Oumuamua potrebbe essere stato un frammento di ghiaccio di azoto espulso da un giovane sistema stellare (probabilmente nel braccio di Perseo della nostra galassia) ca. 400-500 milioni di anni fa.
nella loro prima carta , Jackson e Desch hanno affrontato le dimensioni e i vincoli compositivi di 'Oumuamua e hanno mostrato come l'albedo di 'Oumuamua fosse simile ai ghiacci di azoto sulla superficie di Tritone e Plutone. nella loro seconda carta , hanno mostrato come questi tipi di frammenti di ghiaccio di azoto potrebbero essere generati dalla collisione di oggetti extrasolari simili nella composizione a Plutone e Kuiper Belt Object (KBO).
Concetto d'artista di Oumuamua. Credito: William Hartmann
Secondo le loro stime, queste collisioni genererebbero ed espellono circa 100 trilioni (~1014) oggetti nello spazio interstellare, metà dei quali sarebbe composta da acqua ghiacciata e l'altra metà da azoto (N2). Questa popolazione sarebbe sufficiente per soddisfare la significatività statistica degli ISO necessari per spiegare la rilevazione di 'Oumaumua. Altrettanto importante era il fatto che un oggetto composto da N2non formerebbe una coda mentre si avvicinava al nostro Sole, poiché non ci sarebbe vapore acqueo o CO/CO2sublimare. Come ha spiegato Siraj a Universe Today via e-mail:
'L'attrazione dell'ipotesi dell'iceberg di azoto sta principalmente nello spiegare l'accelerazione non gravitazionale di Oumuamua. Proprio come per un ipotetico iceberg di idrogeno, l'attività di degassamento di un iceberg di azoto non sarebbe stata rilevabile nelle misurazioni di 'Oumuamua dal telescopio spaziale Spitzer, che limitavano semplicemente l'abbondanza di molecole a base di carbonio intorno a 'Oumuamua. Di conseguenza, la sublimazione del materiale potrebbe plausibilmente alimentare l'accelerazione non gravitazionale osservata dell'oggetto'.
Uno dei punti principali sollevati da Loeb nel suo documento di proposta era che, indipendentemente dalla vera natura di 'Oumuamua, il suo rilevamento implicava una massiccia popolazione di oggetti simili nella nostra galassia. Nel loro documento di confutazione, che è stato recentemente accettato per la pubblicazione sulla rivista Nuova astronomia , Siraj e Loeb hanno chiesto se c'è abbastanza materiale nella galassia della Via Lattea per creare una tale popolazione di iceberg di azoto.
Una conseguenza della valutazione di Jackson e Desch fu che nella nostra galassia doveva esserci una robusta popolazione di 'eso-Pluto'. Perché ciò avvenga, le stelle della Via Lattea dovrebbero avere abbastanza materiale residuo dalla formazione stellare (cioè un budget di massa) per accogliere la formazione di questi pianeti. Per testarlo, Siraj e Loeb hanno preso il modello dell'iceberg di azoto ed hanno esaminato la quantità di materiale stellare necessaria per farlo funzionare.
Rappresentazione artistica del primo oggetto interstellare 'Oumuamua', scoperto il 19 ottobrens, 2017, dal telescopio Pan-STARRS 1 alle Hawaii. Credito: ESO/M. Kornmesser
'Il nostro calcolo è molto semplice', ha detto Siraj. “Prendiamo tutti i parametri del modello di iceberg di azoto, l'abbondanza richiesta di oggetti simili a 'Oumuamua per spiegare la sua rilevazione da parte di Pan-STARRS e i fatti di base sulle stelle nella Galassia, e deriviamo da questi valori la massa totale del materiale di metallicità solare necessario per essere convertito in exo-Plutone, per rendere plausibile il modello dell'azoto.
Ciò che hanno concluso è che anche sotto le ipotesi più ottimistiche possibili, il modello fallisce di diversi ordini di grandezza. In breve, un sistema stellare non avrebbe abbastanza ghiaccio di azoto per consentire una popolazione così robusta di eso-Plutoni, il che significa che statisticamente semplicemente non ci possono essere abbastanza ISO composti da N2per spiegare la scoperta fortuita di 'Oumuamua.
Il modello diventa ancora più improbabile se si considera come i raggi cosmici erodono naturalmente gli ISO. Secondo altri ricerca di recente pubblicazione , questo processo impone agli ISO una durata di vita molto più breve di quanto si pensasse in precedenza. Come ha spiegato Siraj:
'Il problema principale con un modello di iceberg di azoto è che la produzione della popolazione richiesta di tali oggetti richiederebbe più di dieci volte l'intera massa delle stelle nella Via Lattea per essere convertita direttamente in eso-Plutone - e quando spieghiamo correttamente l'inevitabile erosione dei raggi cosmici di iceberg di azoto, abbiamo bisogno di mille volte la massa stellare della Galassia. Questi numeri rendono insostenibile il modello dell'azoto, poiché solo una piccola frazione della massa stellare nella Galassia va verso la produzione di exo-Plutone.'
Project Starshot, un'iniziativa sponsorizzata dalla Fondazione Breakthrough, è destinato a essere il primo viaggio interstellare dell'umanità. Credito: svoltainitiatives.org
Inoltre, Siraj e Loeb citano una ricerca apparsa poco dopo la comparsa del loro studio su arXiv che mette in dubbio la prevalenza degli iceberg di azoto nella nostra galassia. In uno studio intitolato “ Vincoli sulla presenza di 'oggetti simili a Oumuamua' ”, apparso nel numero di ottobre di Bollettino dell'American Astronomical Society (BAAS), autori Levine et al. sostengono che sia l'ipotesi dell'iceberg di idrogeno che quella dell'iceberg di azoto soffrono di difetti critici.
Mentre i requisiti di temperatura per la prima teoria la rendono insostenibile, l'efficienza di formazione necessaria fa lo stesso per la seconda. Alla fine, hanno anche determinato che il meccanismo per produrre N2frammenti di ghiaccio (impatti sugli analoghi della cintura di Kuiper extrasolari) era insufficiente per creare oggetti grandi come 'Oumuamua e diversi ordini di grandezza troppo bassi per creare una popolazione di 1014oggetti.
'Il modello dell'azoto è ora fuori discussione', ha detto Siraj. “Ciò significa che il mistero di ‘Oumuamua rimane spalancato, motivando ancora più fortemente lo studio di oggetti come ‘Oumuamua in futuro. Questo è l'obiettivo del ramo degli oggetti interstellari del Progetto Galileo, che ho il privilegio di guidare: scoprire e caratterizzare oggetti come 'Oumuamua e, infine, comprenderne la natura'.
Addendum:Noi di Universe Today abbiamo avuto la fortuna di parlare con il professor Desch, il coautore dell'ipotesi dell''iceberg di azoto'. Come ha spiegato, la distribuzione di oggetti simili a 'Oumuamua non smentisce la loro ipotesi, principalmente perché c'è disaccordo sulla densità implicita. Come ha detto:
“La densità numerica degli oggetti interstellari non è così alta come affermano Siraj e Loeb. Citano il documento di Do et al. (2018), che stimano dai risultati dell'indagine PAN-STARRS che la densità numerica di oggetti come 'Oumaumua è > 0,1 per AU^3. Ma il documento di scoperta di Meech et al. (2017) chiarisce dall'analisi di PAN-STARRS, Catalina e altri sondaggi che la densità numerica è più simile a 0,003 per AU^3. Questa differenza rimuove tutta la tensione nel problema e non è affatto plausibile che l'eso-Plutone possa fornire abbastanza frammenti di ghiaccio N2.
“In effetti, in Desch & Jackson (2021) abbiamo calcolato il numero di frammenti di ghiaccio N2 generati dal nostro sistema solare nelle sue fasi iniziali, ed è esattamente sufficiente per fornire 0,003 per AU^3 se la maggior parte dei sistemi solari emette numeri simili. In particolare, Siraj & Loeb non ha riscontrato un singolo errore nella nostra analisi, producendo invece un calcolo approssimativo. Vale la pena aggiungere che, indipendentemente dalla probabilità, un frammento di ghiaccio N2 è esattamente conforme a ogni caratteristica osservabile di 'Oumuamua (ad esempio, l'accelerazione non gravitazionale), e nessun'altra ipotesi lo fa. Dire che l'ipotesi del frammento di ghiaccio N2 è 'fuori dal tavolo' è prematuro, male informato e ignora che non c'è niente di meglio sul tavolo.
La struttura sommitale dell'Osservatorio Vera C. Rubin. Credito: Osservatorio Rubin
Cosa significa questo per 'Oumuamua e la spiegazione più 'esotica' della sua origine, ovvero che potrebbe essere stata una vela solare ET? Per il momento, questo ultimo documento di confutazione (e la risposta del Prof. Desch e Jackson) indica che la giuria è ancora fuori su 'Oumuamua e c'è ancora dibattito su quale spiegazione si adatti meglio. È una fortuna quindi che ci saranno opportunità di ricerca nel prossimo futuro che forniranno ulteriori vincoli alle ISO.
Il progetto Galileo (descritto in a articolo precedente ) è un'iniziativa di ricerca senza scopo di lucro fondata dal Prof. Loeb e Frank H. Laukien , uno studioso in visita all'Università di Harvard e il presidente, presidente e amministratore delegato del Società degli utenti (produttore di strumenti scientifici). Questo progetto multinazionale e multiistituzionale è composto da esperti volontari, tra cui Amir Siraj come suo direttore degli studi sugli oggetti interstellari.
Insieme, stanno lavorando per portare la ricerca di intelligenza extraterrestre (SETI) e tecnofirme nel mainstream. A loro si uniscono astronomi e osservatori di tutto il mondo che attendono con impazienza i prossimi anni, quando gli osservatori di nuova generazione diventeranno operativi nei prossimi anni. Questo include il Osservatorio Vera C. Rubin (ex Large Synoptic Survey Telescope), che sta finendo la costruzione in Cile e dovrebbe iniziare le operazioni nel prossimo anno (o forse nel 2023).
Utilizzando il suo specchio di 8,4 metri (27 piedi) e la fotocamera da 3200 megapixel, questo osservatorio condurrà un'indagine di 10 anni, durante i quali osserverà circa 37 miliardi di stelle e galassie. L'Osservatorio Rubin esplorerà anche il nostro Sistema Solare e fornirà avvisi regolari sugli oggetti appena scoperti, tra cui una stima di 5 ISO al mese! La NASA e l'ESA stanno anche sviluppando missioni che incontreranno gli ISO nel prossimo futuro e li studieranno da vicino.
Se c'è una cosa su cui l'intera comunità astronomica ha costantemente concordato, è il fatto che 'Oumuamua rappresenta una classe di oggetti precedentemente sconosciuti. Il fatto che tali oggetti attraversino regolarmente il nostro Sistema Solare (e alcuni finisci per restare ) presenta immense opportunità di studio futuro!
Ulteriori letture: arXiv