Webb rivela insoliti getti di gas volatile dal gelido Asteroide centauro 29P

Ispirato alle creature metà umane e metà cavallo che fanno parte dell’antica mitologia greca, il campo dell’astronomia ha i suoi centauri: oggetti distanti in orbita attorno al Sole tra Giove e Nettuno.

Il telescopio spaziale James Webb della NASA ha mappato i gas che fuoriescono da uno di questi oggetti, suggerendo una composizione variegata e fornendo nuove intuizioni sulla formazione e l’evoluzione del sistema solare.

I centauri erano un tempo oggetti transnettuniani che sono state spostati all’interno dell’orbita di Nettuno da sottili influenze gravitazionali dei pianeti negli ultimi milioni di anni, e potrebbero eventualmente diventare comete di breve periodo.

Sono “ibridi” nel senso che si trovano in una fase di transizione della loro evoluzione orbitale: molte condividono caratteristiche sia con gli oggetti transnettuniani (dal freddo serbatoio della fascia di Kuiper), sia con le comete di breve periodo, che sono oggetti altamente alterati da ripetuti passaggi ravvicinati intorno al Sole.

Poiché questi piccoli corpi ghiacciati si trovano in una fase di transizione orbitale, sono stati oggetto di vari studi mentre gli scienziati cercano di capire la loro composizione, le ragioni dietro la loro attività di degassamento – la perdita dei loro ghiacci che si trovano sotto la superficie – e come fungono da collegamento tra i corpi ghiacciati primordiali nel sistema solare esterno e le comete evolute.

Un team di scienziati ha recentemente utilizzato lo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb per ottenere dati su Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1 (29P in breve), un oggetto noto per le sue esplosioni altamente attive e quasi periodiche.

Varia di intensità ogni sei-otto settimane, il che lo rende uno degli oggetti più attivi del sistema solare esterno.

Hanno scoperto un nuovo getto di monossido di carbonio (CO) e getti di anidride carbonica (CO₂), che forniscono nuovi indizi sulla natura del nucleo del centauro.

“I centauri possono essere considerati come alcuni dei resti della formazione del nostro sistema planetario. Poiché sono conservati a temperature molto fredde, conservano le informazioni sui volatili nelle prime fasi del sistema solare”, ha detto Sara Faggi del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e dell’American University di Washington, DC, autrice principale dello studio.

“Webb ha davvero aperto le porte a una risoluzione e a una sensibilità che sono state impressionanti per noi: quando abbiamo visto i dati per la prima volta, eravamo entusiasti. Non avevamo mai visto nulla di simile”.

Webb e i Jets

Le orbite distanti dei centauri e la conseguente debolezza hanno inibito le osservazioni dettagliate in passato.

I dati delle precedenti osservazioni della lunghezza d’onda radio di Centaur 29P mostravano un getto puntato generalmente verso il Sole (e la Terra) composto da CO.

Webb ha rilevato questo getto frontale e, grazie al suo grande specchio e alle capacità infrarosse, ha cercato anche in modo sensibile molte altre sostanze chimiche, tra cui l’acqua (H₂O) e CO₂.

Quest’ultima è una delle principali forme in cui il carbonio viene immagazzinato in tutto il sistema solare.

Non è stata rilevata alcuna chiara indicazione di vapore acqueo nell’atmosfera di 29P, che potrebbe essere correlata alle temperature estremamente fredde presenti in questo corpo.

Le immagini uniche del telescopio e i dati spettrali hanno rivelato caratteristiche mai viste prima: due getti di CO₂ emanato nelle direzioni nord e sud, e un altro getto di CO che punta verso nord. Questa è stata la prima rilevazione definitiva di CO₂ in 29P.

Sulla base dei dati raccolti da Webb, il team ha creato un modello 3D dei getti per comprenderne l’orientamento e l’origine.

Hanno scoperto attraverso i loro sforzi di modellazione che i getti sono stati emessi da diverse regioni del nucleo del centauro, anche se il nucleo stesso non può essere risolto da Webb.

Gli angoli dei getti suggeriscono la possibilità che il nucleo possa essere un aggregato di oggetti distinti con composizioni diverse; Tuttavia, non è ancora possibile escludere altri scenari.

“Il fatto che Centaur 29P abbia differenze così drammatiche nell’abbondanza di CO e CO₂sulla sua superficie suggerisce che il 29P potrebbe essere composto da diversi pezzi”, ha detto Geronimo Villanueva, co-autore dello studio presso il Goddard della NASA.

“Forse due pezzi si sono fusi insieme e hanno creato questo centauro, che è una miscela tra corpi molto diversi che hanno subito percorsi di formazione separati. Sfida le nostre idee su come gli oggetti primordiali vengono creati e conservati nella fascia di Kuiper”.

 

Domande persistenti senza risposta (per ora)

Le ragioni delle esplosioni di luminosità del Centaur 29P e i meccanismi alla base della sua attività di degassamento attraverso il CO e il CO₂

I jet continuano ad essere due importanti aree di interesse che richiedono ulteriori indagini.

Nel caso delle comete, gli scienziati sanno che i loro getti sono spesso guidati dal degassamento dell’acqua.

Tuttavia, a causa della posizione dei centauri, sono troppo freddi per sublimare il ghiaccio d’acqua, il che significa che la natura della loro attività di degassamento differisce da quella delle comete.

“Abbiamo avuto il tempo di guardare questo oggetto solo una volta, come un’istantanea nel tempo”, ha detto Adam McKay, coautore dello studio presso l’Appalachian State University di Boone, nella Carolina del Nord.

“Mi piacerebbe tornare indietro e guardare Centaur 29P per un periodo di tempo molto più lungo. I jet hanno sempre questo orientamento? C’è forse un altro getto di monossido di carbonio che si accende in un punto diverso del periodo di rotazione? Osservare questi getti nel tempo ci darebbe una visione molto migliore di ciò che sta guidando queste esplosioni”.

Il team spera che, man mano che aumenteranno la loro comprensione del Centaur 29P, potranno applicare le stesse tecniche ad altri centauri.

Migliorando la conoscenza collettiva dei centauri da parte della comunità astronomica, possiamo contemporaneamente migliorare la nostra comprensione della formazione e dell’evoluzione del nostro sistema solare.

Questi risultati sono stati pubblicati su Nature