LA MISTERIOSA CODA DELLA PANSTARRS

Comete dell’altro mondo

Lo studio della coda della "Cometa di Pasqua", C2011 L4, ha permesso a un gruppo di astronomi italiani di spiegare una anomalia nel rapporto tra sodio e potassio già osservata in passato nelle comete. Ma la misura della presenza di litio ha aperto un altro mistero, e fa sospettare che la cometa possa essersi formata in un altro sistema solare.

La cometa PASTARRS ripresa tre giorni prima delle osservazioni spettroscopiche descritte nell'articolo (credit: Marco Fulle)

La cometa PASTARRS ripresa il 18 maggio, due mesi dopo le osservazioni spettroscopiche descritte nell’articolo (credit: Marco Fulle)

Le comete riservano sempre qualche sorpresa, e la “cometa di Pasqua” C/2011 L4  meglio nota come Panstarrs, visibile nei nostri cieli per tutto marzo, non ha fatto eccezione. Le osservazioni della cometa fatte il 21 marzo 2013 sono pubblicate oggi in una Lettera sulla rivista Astrophysical Journal dal titolo “Potassium detection and Lithium depletivo in Comets C/2011 L4 (Panstarrs) and C/1965 S1 (Ikeya-Seky)” con autori Marco Fulle e Paolo Molaro dell’Osservatorio Astronomico di Trieste dell’INAF e Luca Buzzi e Paolo Valisa dell’Osservatorio Schiaparelli di Varese. Le osservazioni hanno spiegato un’anomalia chimica conosciuta da tempo, ma hanno anche rivelato un nuovo mistero che impegnerà ora gli astronomi delle comete nei prossimi anni.

Alcuni anni fa un team europeo (cui ha partecipato anche Marco Fulle) aveva dimostrato che le comete formano, oltre alle ben note code di gas e della polvere, una coda di sodio neutro. Questo ci aveva dato l’idea che le comete dovessero sviluppare anche delle code di KI (potassio neutro) e di LiI (litio neutro), chimicamente molto simili al sodio, e che nessuno aveva ancora osservato.

Se presenti, questo tipo di code sono intrinsecamente deboli e si sviluppano quando la cometa si avvicina al Sole. Può sembrare strano ma ottenere spettri ad alta risoluzione di una cometa vicino al Sole, cioè nel momento in cui la cometa sviluppa maggiormente la coda, è tecnicamente difficile. La ragione è che gli spettrografi ad alta risoluzione sono accoppiati a telescopi di grandi dimensioni, che per ragioni di sicurezza non possono puntare vicino al Sole o, come nel caso della Panstarrs, non possono osservare a basse altezze sull’orizzonte.

Avevamo già iniziato la ricerca di queste code con la cometa Mc Naught del 2007, la più brillante cometa degli ultimi 50 anni, ma senza riuscirci per difficoltà osservative (avendo però la sorpresa di un’inattesa coda di ferro atomico neutro). Così stavamo aspettando una nuova cometa per ripetere il tentativo. Fortunatamente ormai le capacità tecniche sviluppate dagli osservatori degli astrofili non hanno nulla da invidiare a quella degli astronomi professionisti, ed è così che uno spettro ad alta risoluzione (R~ 8600) di tutta la regione ottica da 420 a 800 nm è stato ottenuto il 21 Marzo, quando la cometa si trovava a 0.46 AU di distanza dal Sole, all’Osservatorio di Campo dei Fiori vicino a Varese da Luca Buzzi e Paolo Valisa della Società Astronomica Schiaparelli.

Lo spettro della cometa così ottenuto è dominato da una fortissima riga del NaI (sodio neutro), e rivela anche le ben note righe di emissione di molte molecole (C2, NH) ma anche una piccola riga in emissione del doppietto del KI (potassio neutro) a 7665 Angstrom e 7699 Angstrom. Questo significa che le comete hanno almeno un’altra coda di potassio neutro, distinta da quella del sodio. Scrivendo l’articolo abbiamo scoperto che una prima osservazione del potassio era avvenuta nella cometa Ikeya Seki nel 1965 quasi 50 anni fa. Il rapporto osservato in entrambe le comete mostra una notevole sovrabbondanza di Na rispetto al KI. Questo rapporto tra sodio e potassio era anomalo e la cosa era sempre rimasta senza spiegazione.

Il puzzle è stato ora risolto. Usando Mercurio come riferimento, dove si osserva un’ anomalia simile, Fulle e collaboratori hanno calcolato che la ionizzazione causata dalla radiazione solare è stata maggiore nel potassio che nel sodio, perché gli atomi di KI impiegano 2200 sec per arrivare nel punto dove sono state fatte le osservazioni contro i 1900 sec del NaI.

Ma una nuova sorpresa è arrivata dal litio, la cui linea di emissione è completamente assente. Il litio è un elemento molto particolare. Il litio presente nell’Universo è stato prodotto per un 10% nei primi 3 minuti di vita dell’Universo, e poi arricchito da varie sorgenti galattiche ancora non bene identificate fino a raggiungere i valori misurati nelle meteoriti. Ci si aspettava di misurare quindi un valore analogo a quello delle meteoriti, e invece il valore osservato è almeno 5 volte più basso. Cosa significa? Al momento non esiste una spiegazione di questa anomalia, è possibile che qualcosa nella composizione o nel processo di sublimazione abbia selettivamente distrutto o trattenuto il litio.

L’ipotesi più interessante è che la cometa possa essersi originata in un diverso sistema solare caratterizzato da una diversa abbondanza di litio. Un’altra ipotesi è che la nebulosa protosolare in cui si sono formati pianeti, comete e meteoriti, avesse una distribuzione di litio diversa a seconda della distanza dal Sole, per cui tutte le comete potrebbero avere un’abbondanza di litio diversa dagli altri corpi del sistema solare. Misure del litio in comete nuove (quali la Panstarrs) e periodiche (quali la 67P che sara’ raggiunta dalla missione ESA Rosetta) potrebbero mettere in relazione l’abbondanza del litio con la composizione isotopica dell’acqua, che dalle ultime misure sembra diversa nelle due famiglie di comete. Il litio potrebbe costituire quindi un tracciante in grado di fornire informazioni sull’origine delle comete. Per il momento non resta altro che cercare di osservare altre comete. Per fortuna questa volta non ci sarà da aspettare molto. La ISON arriverà per Natale e promette di essere particolarmente luminosa e ci apprestiamo a ripetere le osservazioni.

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