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    Potrebbero esserci meteore che viaggiano vicino alla velocità della luce quando colpiscono l'atmosfera

    Concetto artistico del meteorite che entra nell'atmosfera terrestre. Credito:Università di Oxford

    Non è un segreto che il pianeta Terra venga occasionalmente accolto da rocce provenienti dallo spazio che esplodono nell'atmosfera o impattano sulla superficie. Inoltre, La Terra sperimenta regolarmente piogge di meteoriti ogni volta che passa attraverso nuvole di detriti nel sistema solare. Però, è stato anche determinato che la Terra è regolarmente bombardata da oggetti abbastanza piccoli da passare inosservati, circa 1 mm o giù di lì.

    Secondo un nuovo studio degli astronomi di Harvard Amir Siraj e del prof. Abraham Loeb, è possibile che l'atmosfera terrestre sia bombardata da meteore più grandi, da 1 mm a 10 cm (da 0,04 a 4 pollici), che sono estremamente veloci. Queste meteore, litigano, potrebbe essere il risultato di supernove vicine che accelerano le particelle a velocità sub-relativistiche o addirittura relativistiche, da diverse migliaia di volte la velocità del suono a una frazione della velocità della luce.

    Il loro studio, intitolato "Signature osservative di meteore sub-relativistiche", è apparso di recente sul server di prestampa arXiv ed è stato inviato al Giornale Astrofisico . Il loro lavoro affronta un mistero in corso in astrofisica, che è se l'ejecta creato da una supernova può essere accelerato a velocità relativistiche e viaggiare attraverso il mezzo interstellare per raggiungere l'atmosfera terrestre.

    L'esistenza di questo tipo di meteore, che misurerebbe circa 1 mm di diametro (0,04 pollici), è stato proposto da diversi astronomi in passato, tra cui Lyman Spitzer e Satio Hayakawa. Anche la questione se potrebbero sopravvivere o meno al viaggio nello spazio interstellare è stata studiata a lungo. Come ha spiegato Siraj a Universe Today via e-mail:

    "L'evidenza empirica indica che almeno una supernova ha fatto piovere elementi pesanti sulla Terra in passato. È noto che le supernovae rilasciano quantità significative di polvere a velocità sub-relativistiche. Vediamo anche prove di grumi o "proiettili" nell'espulsione di supernova. La frazione di massa contenuta in piccoli grumi è sconosciuta, ma se solo lo 0,01% della polvere espulsa è contenuto in oggetti di dimensioni millimetriche o più grandi, ci aspetteremmo che uno appaia nell'atmosfera terrestre come una meteora sub-relativistica ogni mese (in base al tasso di supernovae nella galassia della Via Lattea)."

    Le meteore sono frammenti di comete e detriti di asteroidi che colpiscono l'atmosfera e bruciano in un lampo. Una brillante meteora Perseide si snoda lungo la Via Lattea estiva vista da Cinder Hills Overlook al Sunset Crater National Monument—12 agosto 2016 2:40 A.M. (0940 TU). Ha lasciato una scia di ioni luminosi che è durata circa 30 secondi. La telecamera ha catturato una scia di fumo contorta che si è spostata verso sud nel corso di diversi minuti. Credito:Jimmy Westlake

    Pur avendo solide basi teoriche, resta la domanda se meteore più grandi di un granello di polvere entrino o meno nell'atmosfera terrestre a velocità sub-relativistiche o relativistiche. Queste sarebbero meteore che misurano 1 mm (0,04 pollici), 1 cm (0,4 pollici), o 10 cm (4 pollici) di diametro. Gran parte del problema ha a che fare con la nostra attuale metodologia di ricerca, che semplicemente non è impostato per cercare questo tipo di oggetti.

    "Le meteore viaggiano tipicamente vicino allo 0,01% della velocità della luce, " disse Siraj. "Pertanto, le ricerche correnti sono sintonizzate per trovare segnali da oggetti che si muovono a quella velocità. Le meteore delle supernova viaggerebbero cento volte più velocemente (circa l'1% della velocità della luce), e quindi i loro segnali sarebbero significativamente diversi dalle tipiche meteore, facendoli perdere facilmente ai sondaggi attuali."

    Per il loro studio, Siraj e Loeb hanno sviluppato un modello idrodinamico e radiativo per tracciare l'evoluzione dei cilindri di plasma caldo che risultano da meteore subrelativistiche che attraversano l'atmosfera. Da questa, erano in grado di calcolare che tipo di segnali sarebbero stati prodotti, fornendo così un'indicazione di ciò che gli astronomi dovrebbero cercare. Come ha spiegato Siraj:

    Mappa che mostra la posizione e l'energia delle esplosioni meteoriche rilevate dal CNEOS. Credito:NASA/CNEOS

    "Troviamo che una meteora sub-relativistica darebbe luogo a un'onda d'urto che potrebbe essere captata da un microfono, e anche un lampo luminoso di radiazione visibile nelle lunghezze d'onda ottiche, entrambi della durata di circa un decimo di millisecondo. Per meteore fino a 1 mm, un piccolo rivelatore ottico (1 centimetro quadrato) potrebbe facilmente rilevare il lampo di luce verso l'orizzonte."

    Con questo in testa, Siraj e Loeb hanno delineato il tipo di infrastruttura che consentirebbe agli astronomi di confermare l'esistenza di questi oggetti e studiarli. Ad esempio, nuove indagini potrebbero incorporare microfoni a infrarossi e strumenti a infrarossi ottici in grado di rilevare la firma acustica e i lampi ottici creati da questi oggetti che entrano nella nostra atmosfera e le conseguenti esplosioni.

    Sulla base dei loro calcoli, raccomandano una rete globale di circa 600 rilevatori con copertura di tutto il cielo, che potrebbe rilevare alcuni di questi tipi di meteore all'anno. C'è anche la possibilità di cercare tra i dati esistenti segni di meteore subrelativistiche e relativistiche. Ultimo, ma non per importanza, c'è la possibilità di utilizzare l'infrastruttura esistente per cercare i segni di questi oggetti.

    Un buon esempio di questo, Siraj ha spiegato, si trova nella rete e nel database del Center for Near-Earth Object Studies (CNEOS) della NASA:"Inoltre, notiamo che la rete classificata globale di sensori del governo degli Stati Uniti (inclusi microfoni e rilevatori ottici) che fornisce il database CNEOS Fireball e Bolide probabilmente comprende un'infrastruttura esistente capace. Esortiamo il governo degli Stati Uniti a declassificare aree più ampie dei dati CNEOS in modo che gli scienziati possano cercare meteore sub-relativistiche senza spendere più soldi dei contribuenti per sviluppare una nuova rete globale, con una già operativa!"

    La ricompensa per questo sarebbe niente di meno che la capacità di studiare un insieme completamente nuovo di oggetti che interagiscono regolarmente con l'atmosfera terrestre. Fornirebbe anche una nuova prospettiva allo studio delle supernovae, consentendo agli astronomi di porre importanti vincoli ai materiali espulsi che producono. Con questo in testa, a basso costo, la rete globale di telecamere all-sky sembra valere l'investimento.


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