IL NUCLEO FORMATO DA DUE CORPI CELESTI

67P: un bacio tra comete

Due comete, entrate in collisione alcuni miliardi di anni fa nel Sistema solare primordiale, e da allora fuse insieme, hanno dato origine al caratteristico nucleo della cometa 67P/ Churyumov – Gerasimenko. Lo rivela lo studio guidato da Matteo Massironi, ricercatore dell’Università di Padova e associato INAF e pubblicato sulla rivista Nature

Un dettaglio della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko ripreso dalla camera a campo stretto OSIRIS il 21 settembre 2014 da una distanza si 27,6 chilometri dal nucleo. Crediti: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Un dettaglio della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko ripreso dalla camera a campo stretto OSIRIS il 21 settembre 2014 da una distanza si 27,6 chilometri dal nucleo. Crediti: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA

Un ‘bacio’ tra due comete, entrate in collisione alcuni miliardi di anni fa nel Sistema solare primordiale, e da allora fuse insieme, ha dato origine al caratteristico nucleo della cometa 67P/ Churyumov – Gerasimenko. Lo rivela lo studio guidato da Matteo Massironi, ricercatore dell’Università di Padova e associato INAF, che viene pubblicato nell’ultimo numero della rivista Nature e presentato oggi in una conferenza stampa durante il Congresso Europeo di Scienze Planetarie (EPSC) in corso a Nantes, in Francia. Nel team internazionale che ha condotto le indagini, realizzate grazie alle riprese della camera OSIRIS a bordo della sonda dell’ESA Rosetta, anche gli astronomi INAF Gabriele Cremonese e Marco Fulle.

L’origine della caratteristica forma a doppio lobo del nucleo cometa 67P è stato uno degli argomenti più dibattuti da quando, nel luglio del 2014, le prime immagini sufficientemente dettagliate di questo corpo celeste inviate da Rosetta sono giunte a Terra. Tra le interpretazioni di questa particolare conformazione, che ad alcuni ricorda il profilo stilizzato di una papera, le due più plausibili propongono che il nucleo si sia formato dall’unione di due corpi celesti distinti, oppure che fenomeni erosivi abbiano modellato nel tempo il nucleo di 67P fino ad arrivare alla sua attuale forma.

Ora però gli scienziati, grazie all’analisi delle immagini ad alta risoluzione della cometa scattate da Rosetta tra il 6 agosto 2014 e 17 marzo 2015, che mettono in evidenza in varie zone la conformazione della struttura degli strati più interni del nucleo, hanno dimostrato che la forma attuale di 67P si è originata dall’urto a bassa velocità tra due distinti nuclei cometari.

«Emerge chiaramente dalle immagini che entrambi i lobi possiedono un involucro esterno di materiale organizzato in strati distinti, e riteniamo che questa struttura si estenda per diverse centinaia di metri sotto la superficie della cometa» spiega Massironi. «Si può immaginare questa stratificazione un po’ come la struttura di una cipolla, ma in questo caso stiamo considerando due cipolle separate di dimensioni diverse che sono cresciute in modo indipendente prima di fondersi insieme». Massironi è il primo autore dell’articolo sullo studio di 67P e scienziato associato del team di OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System), strumento che vede un significativo contributo italiano, con il CISAS (Centro di Ateneo di Studi e Attività Spaziali dell’Università di Padova) e con il supporto di ASI, l’Agenzia Spaziale Italiana, e INAF.

Massironi e i suoi colleghi sono giunti a queste conclusioni dopo aver identificato e analizzato oltre 100 terrazze (strutture geologiche pianeggianti) sulla superficie della cometa e strati paralleli di materiale ben visibile lungo pareti di roccia esposta, presenti su fianchi scoscesi e cavità della frastagliata superficie del corpo celeste. Un modello tridimensionale elaborato al computer, realizzato presso l’INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, è stato quindi utilizzato per determinare le inclinazioni che mostrano questi strati e capire come si estendono anche nel sottosuolo.

Le indagini hanno messo in evidenza che questi strati erano coerentemente orientati tutt’attorno a entrambi i lobi della cometa e in alcune regioni questa configurazione si poteva riscontrare fino a profondità di circa 650 metri. «Questo è stato il primo indizio che i due lobi sono indipendenti, rafforzato dalla constatazione che gli strati di roccia sono inclinati in direzioni opposte in prossimità del collo della cometa» aggiunge Massironi. «Per ulteriore conferma, abbiamo anche esaminato la relazione tra la forza di gravità locale e gli orientamenti dei singoli strati attorno alla superficie della cometa ricostruita al calcolatore».

Di solito, gli strati di materiale formano un angolo retto rispetto alla direzione della forza di gravità che agisce su un oggetto posto sopra di essi. I ricercatori hanno utilizzato differenti metodi per calcolare l’intensità e la direzione della forza di gravità in corrispondenza di ogni strato. In un caso, hanno modellato la cometa come un corpo unico con un centro di massa vicino al collo. Nell’altro, hanno realizzato una simulazione considerando due componenti separate, ognuna con un proprio centro di massa. Anche in questo caso, il team ha trovato che l’orientamento di un determinato livello e la direzione locale della forza di gravità formano angoli più prossimi a quelli retti nel modello con due oggetti separati, piuttosto che in quello con un unico nucleo combinato. «Ciò indica che gli strati di cui sono composti la ‘testa’ e il ‘corpo’ della cometa si sono formati autonomamente, prima che i due oggetti si fondessero più tardi» conclude Massironi. «L’urto che ha generato 67P deve inoltre essere avvenuto con una velocità bassa, così da preservare la stratificazione ordinata fin nelle zone più interne del nucleo che i nostri dati ci indicano».

Le indagini hanno comunque evidenziato profonde somiglianze strutturali tra i due lobi che compongono il nucleo della Churyumov-Gerasimenko. Dunque, nonostante le loro origini differenti, i due corpi devono essersi formati attraverso processi di accrescimento simili, in analogia con quello che si ritiene sia avvenuto per la formazione di altre comete nel Sistema solare.

«Il nostro studio ha una notevole importanza dal punto scientifico sull’origine della cometa 67P e, molto probabilmente, in generale sull’origine delle comete, ma rappresenta anche un piccolo successo del nostro gruppo all’Osservatorio Astronomico di Padova dell’INAF» sottolinea Gabriele Cremonese. «Infatti la splendida intuizione di Matteo Massironi, grazie alla sua esperienza come geologo, è stata supportata e coadiuvata da alcuni modelli messi a punto nel nostro gruppo (Modeling and Analysis of Planetary Surfaces). A mio avviso è una bellissima dimostrazione di quanto in questi ambiti sia importante un gruppo di ricerca interdisciplinare: i primi quattro autori dell’articolo sono un geologo, un ingegnere in telecomunicazioni, un fisico e un astronomo!».

Per saperne di più:

  • l’articolo Two independent and primitive envelopes of the bilobate nucleus of comet 67P di Matteo Massironi et al., pubblicato nell’ultimo numero della rivista Nature