LO STUDIO SU THE ASTROPHYSICAL JOURNAL LETTERS

Due asteroidi fuori posto

Gli asteroidi della fascia principale (203) Pompeja e (269) Justitia mostrano il caratteristico colore rosso degli asteroidi che si trovano oltre l’orbita di Nettuno. Questa sorprendente scoperta conferma che nel Sistema solare, per effetto dell’interazione gravitazionale con i pianeti maggiori, c’è stata una migrazione di piccoli corpi dalla periferia verso il centro, come prevedono alcuni scenari dell’evoluzione planetaria

     29/07/2021
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Gli asteroidi sono il residuo dell’accrezione dei pianeti avvenuta quasi cinque miliardi di anni fa e sono quanto di più inalterato abbiamo nel Sistema solare per cercare di capirne l’origine e l’evoluzione. Nella main belt ossia la fascia degli asteroidi che si trova fra le orbite dei pianeti Marte e Giove, ci sono circa un milione di asteroidi conosciuti con dimensioni che vanno da pochi chilometri fino a diverse centinaia di km, fra questi si trovano l’asteroide (4) Vesta e il pianeta nano (1) Cerere.

Rappresentazione artistica della nube protoplanetaria da cui si è formato il Sistema solare. Crediti: Nasa/Jpl-Caltech

Dopo la fine della fase di migrazione planetaria, gli asteroidi della fascia principale (Mba, dall’inglese main belt asteroid) sono andati soggetti a una evoluzione di tipo collisionale, con gli asteroidi maggiori che venivano colpiti da quelli più piccoli, dando così luogo ad una serie di frammenti scagliati nello spazio che a loro volta colpivano altri asteroidi e così via. La maggior parte dei Mba di diametro superiore a circa 100 km non ha subito distruzioni catastrofiche, il che significa che questi oggetti possono essere considerati gli ultimi resti della popolazione originale di planetesimi che inizialmente popolavano il Sistema solare interno. Il fatto che la maggior parte dei grandi Mba sia sfuggita a una distruzione catastrofica significa anche che i loro elementi orbitali non sono stati sostanzialmente alterati dalle collisioni. In pratica, studiare la popolazione dei grandi asteroidi main belt vuol dire andare ad analizzare la popolazione di planetesimi che meglio rappresenta quello che era il Sistema solare miliardi di anni fa. Questa è la principale motivazione della survey spettroscopica nel visibile e nell’infrarosso condotta da Sunao Hasegawa (Jaxa) e colleghi utilizzando l’Infrared Telescope Facility della Nasa – un telescopio da 3 metri di diametro posto sul Maunakea (Hawaii) – e il telescopio da 1 metro di diametro del Seoul National University Astronomical Observatory.

Un confronto fra gli spettri nel visibile e nel vicino infrarosso di Pompeja e Justitia confrontati con i Mba (sinistra) e i Tno (destra). Tratto da Sunao Hasegawa et al 2021 ApJL 916 L6

Durante la survey il team di Hasegawa ha scoperto che l’asteroide (203) Pompeja presenta un colore superficiale marcatamente rosso e fa il paio con (269) Justitia, la cui colorazione rossastra era già stata scoperta nel 2009 da Francesca DeMeo e colleghi, coautrice del lavoro di Hasegawa. L’asteroide Pompeja – dedicato alla città di Pompei, distrutta dall’eruzione del Vesuvio nel 79 d.C. – ha un diametro stimato di circa 111 km e percorre un’orbita eliocentrica praticamente circolare e a bassa inclinazione sull’eclittica nel mezzo della main belt, a circa 410 milioni di km dal Sole. Justitia invece è molto più piccolo, ha un diametro di soli 54 km e percorre un’orbita a moderata eccentricità e bassa inclinazione sempre nel bel mezzo della main belt. Dall’analisi spettroscopica risulta che Pompeja e Justitia sono più rossi di qualsiasi classe di asteroidi della main belt, compresi asteroidi molto primitivi come quelli di classe D. Al contrario, gli spettri nel visibile e infrarosso di Pompeja e Justitia sono molto simili a quelli degli asteroidi transnettuniani (Tno), ossia i corpi che popolano la fascia di Kuiper, come il famoso binario a contatto Arrokoth. Il colore rosso della superficie dei Tno è attribuito alla presenza di composti organici (ossia contenenti l’atomo di carbonio) come le toline, polimeri di aspetto simile al fango che si formano per irraggiamento Uv solare di molecole più semplici come metano ed etano. Stante questa marcata similitudine, è molto probabile che anche la superficie di Pompeja e Justitia sia ricca di questi composti organici.

Chiaramente ora si pone un’altra domanda: come mai nella main belt ci sono due asteroidi che hanno proprietà superficiali tanto simili ai Tno? La teoria classica sulla genesi degli asteroidi prevede che la main belt sia sia formata in loco con una quantità di planetesimi aventi una massa complessiva di diverse masse terrestri e che, successivamente, sia stata fortemente impoverita di un fattore 1000 prevalentemente dall’azione perturbatrice di Giove. In questo contesto sarebbe difficile spiegare la presenza di due asteroidi anomali come Pompeja e Justitia, date le loro peculiarità.

Tuttavia, in base alle teorie più recenti che si stanno delineando sulla formazione planetaria (per una rassegna vedi “Origin and dynamical evolution of the asteroid belt” di Raymonda & Nesvorny), è possibile che pochissimi planetesimi si siano realmente formati nella regione degli asteroidi e che la storia della main belt sia una storia di “arricchimento” piuttosto che di “svuotamento”. In base a questo scenario, gli stessi Vesta e Cerere potrebbero provenire da regioni opposte del Sistema solare – Cerere dalla regione di Giove-Saturno e Vesta dalla regione dei pianeti terrestri – e questo spiegherebbe la loro grande differenza di composizione e struttura: basaltico e ad alta densità Vesta, a bassa densità e ricco d’acqua Cerere. Questo scenario alternativo per la formazione della main belt spiegherebbe bene la presenza di Pompeja e Justitia, come corpi provenienti dai confini del Sistema solare per effetto delle perturbazioni gravitazionali esercitate dai pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

Una cosa è certa: sull’evoluzione nei dettagli del Sistema solare ne sappiamo ancora poco, e le osservazioni fisiche e dinamiche sugli asteroidi ci stanno aiutando a capire come siano andate effettivamente le cose.

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “Discovery of two TNO-like bodies in the asteroid belt”, di Sunao Hasegawa, Michael Marsset, Francesca E. DeMeo, Schelte J. Bus, Jooyeon Geem, Masateru Ishiguro, Myungshin Im, Daisuke Kuroda e Pierre Vernazza