Nuclei cometari estinti tra gli asteroidi

piccoli corpi detritici come Ryugu potrebbero essere ex-comete

La particolare struttura e forma dell'asteroide Ryugu: un accumulo di detriti a forma di trottola. (JAXA)

Quando la sonda giapponese Hayabusa2, nel 2018, riprese immagini ravvicinate dell’asteroide tipo Apollo 162173 Ryugu, destò sorpresa la particolare struttura dell’oggetto. Grande circa 800 m, Ryugu sembrava un cumulo di detriti a forma di trottola, del tutto simile a quella di 101955 Bennu, un altro oggetto tipo Apollo grande circa 500 m, visitato dalla sonda Nasa Osiris-Rex nello stesso periodo.

Hayabusa2 è una missione di ritorno con il compito di riportare a Terra del materiale prelevato in superficie dall’asteroide, cosa regolarmente accaduta il 6 dicembre 2020. Anche la missione della Nasa dovrebbe restituire campioni di Bennu, nel 2023. Sia Ryugu sia Bennu sono asteroidi di tipo C e sono considerati geneticamente correlati alle condriti carboniose. Per via dell’alto contenuto di carbonio, Ryugu riveste un grande interesse per il contenuto organico potenzialmente elevato e può fornire informazioni importanti sui processi prebiotici occorsi nel disco proto planetario miliardi di anni fa.

Tre caratteristiche principali

La missione giapponese ha rivelato tre caratteristiche principali dell’asteroide Ryugu sulla base delle immagini ravvicinate.

La prima e più evidente è la struttura a cumuli di macerie. A causa dell’elevata porosità e dei grandi massi sulla superficie di Ryugu, l’interno è stato considerato costituito da massi debolmente agglomerati gravitazionalmente, come per l’asteroide Itokawa visitato dalla precedente missione Hayabusa.

La seconda caratteristica macroscopica è la forma a trottola, che suggerisce una deformazione indotta dalla rotazione. Il periodo di rotazione richiesto per la deformazione è stimato in circa 3,5 ore, soglia sotto la quale la forza centrifuga supera quella gravitazionale sul piano equatoriale dell’oggetto.

La rotazione completa di Ryugu (JAXA, Hayabusa2)

La terza caratteristica è l’alto contenuto di materia organica. Le osservazioni in loco hanno permesso di stimare che Ryugu contiene circa il 60% di materia organica per area, se i componenti di silicato coesistenti hanno proprietà ottiche simili a quelli delle condriti CM. Questa stima è molto più ampia rispetto alle tipiche meteoriti condriti carboniose.

Ripresa ravvicinata della superficie di Ryugu ottenuta dalle telecamere della sonda Hayabusa2.

Lo scenario di formazione

Lo scenario di formazione proposto per Ryugu e altri asteroidi detritici, considera una catastrofica collisione tra asteroidi e il successivo lento accumulo del materiale prodotto. Tuttavia tale processo incontra qualche difficoltà. Ad esempio non è facile spiegare come possano aver fatto dei piccoli frammenti lanciati in tutte le direzioni a ricadere in uno stesso punto, anche ammettendo uno scontro a bassa velocità. Inoltre, il processo di accumulo spiega la prima e la seconda caratteristica ma non la terza.

La nuova ipotesi

Un trio di scienziati giapponesi, formato da Hitoshi Miura, Eizo Nakamura e Tak Kunihiro della Nagoya City University, propone una spiegazione alternativa e più convincente poiché spiega tutte e tre le caratteristiche rilevate: Ryugu potrebbe essere una cometa estinta che ha perso completamente le sue componenti ghiacciate.

Gli studiosi hanno simulato numericamente la sublimazione del ghiaccio d’acqua da un nucleo cometario poroso sino a quando le componenti refrattarie, come rocce silicatiche e con materiale organico, non siano ricadute l’una sull’altra formando un accumulo di detriti. Tale processo rappresenta il passaggio da cometa ad asteroide.

La particolare forma a trottola è invece spiegabile con la variazione della velocità rotazione durante il processo di sublimazione. L’oggetto originario, che doveva essere di dimensioni maggiori, ruotava lentamente sul proprio asse. All’avanzare della sublimazione delle componenti volatili, le dimensioni del nucleo si sono gradualmente ridotte, però è aumentata la velocità di rotazione (spin-up) come conseguenza della diminuzione del momento d’inerzia. La forza centrifuga, più intensa nelle regioni equatoriali, ha provocato la forma a trottola osservata.

Il processo proposto dagli scienziati giapponesi per spiegare la formazione di un asteroide detritico.
(Tratto da  Hitoshi Miura et al 2022 – ApJL 925 L15)

La relativa abbondanza di materiale organico può essere spiegata perché i ghiacci cometari contengono una frazione di materiale organico interstellare e questo si è depositato sulla superficie dei detriti rocciosi.

Uno scenario comune per gli asteroidi detritici?

Per verificare lo scenario dell’origine cometaria, è stata intrapresa una simulazione numerica in cui il ghiaccio viene sublimato da un nucleo cometario fino a trasformarsi in un asteroide di macerie. Il risultato del calcolo indica che lo scenario dell’origine cometaria è in grado di spiegare tutte le caratteristiche osservate. Gli autori deducono che gli asteroidi composti di detriti, quelli a forma di trottola e ricchi di sostanze organiche, siano tutti oggetti di transizione cometa-asteroide o comete estinte. Lo stesso processo sembra quindi aver operato anche su Bennu e Itokawa.  

L’asteroide Bennu in un’immagine ripresa dalla sonda Osiris-Rex della Nasa. La somiglianza con Ryugu è davvero straordinaria.

Curiosamente, le due missioni di spaziali di ritorno sembrano aver visitato, senza volerlo, quel che rimane di due nuclei cometari anziché due tipici asteroidi.

Iscriviti alla newsletter

Email: accetto non accetto
Informazioni su Giuseppe Donatiello 282 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa a programmi Pro-Am nello studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.