Dalla sua scoperta nel 2017, un'aria di mistero ha circondato il primo oggetto interstellare conosciuto a visitare il nostro sistema solare, un allungato, corpo a forma di sigaro chiamato 'Oumuamua (hawaiano per "un messaggero che arriva da lontano per primo").

Come si è formato, e da dove viene? Un nuovo studio pubblicato il 13 aprile in Astronomia della natura offre una prima risposta esauriente a queste domande.

Primo autore Yun Zhang presso i National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences e coautore Douglas N. C. Lin presso l'Università della California, Santa Cruz, ha utilizzato simulazioni al computer per mostrare come oggetti come 'Oumuamua possono formarsi sotto l'influenza di forze di marea come quelle percepite dagli oceani della Terra. La loro teoria della formazione spiega tutte le caratteristiche insolite di 'Oumuamua.

"Abbiamo dimostrato che 'gli oggetti interstellari simili a Oumuamua possono essere prodotti attraverso un'ampia frammentazione delle maree durante incontri ravvicinati dei loro corpi genitori con le loro stelle ospiti, e poi espulso nello spazio interstellare, " disse Lin, professore emerito di astronomia e astrofisica all'UC Santa Cruz.

Scoperto il 19 ottobre 2017, dal Panoramic Survey Telescope e dal Rapid Response System 1 (Pan-STARRS1) alle Hawaii, 'Oumuamua non è assolutamente come qualsiasi altra cosa nel nostro sistema solare, secondo Zhang. La sua superficie asciutta, forma insolitamente allungata, e il movimento sconcertante ha persino spinto alcuni scienziati a chiedersi se fosse una sonda aliena.

"È davvero un oggetto misterioso, ma alcuni segni, come i suoi colori e l'assenza di emissioni radio, indicano che 'Oumuamua è un oggetto naturale, " disse Zhang.

"Il nostro obiettivo è quello di elaborare uno scenario completo, basato su principi fisici ben compresi, per mettere insieme tutti gli indizi allettanti, " ha detto Lino.

Gli astronomi si aspettavano che il primo oggetto interstellare rilevato sarebbe stato un corpo ghiacciato come una cometa. Oggetti ghiacciati come quelli che popolano la nuvola di Oort, un serbatoio di comete nei confini più esterni del nostro sistema solare, si evolvono a distanze molto grandi dalle stelle che li ospitano, sono ricchi di volatili, e sono spesso espulsi dai loro sistemi ospiti dalle interazioni gravitazionali. Sono inoltre molto visibili grazie alla sublimazione di composti volatili, che crea il coma (o "coda") di una cometa quando viene riscaldata dal sole. L'aspetto secco di 'Oumuamua, però, è simile a corpi rocciosi come gli asteroidi del sistema solare, indicando uno scenario di espulsione diverso.

Altri ricercatori hanno calcolato che deve esistere una popolazione estremamente ampia di oggetti interstellari come 'Oumuamua. "La scoperta di 'Oumuamua implica che la popolazione di oggetti interstellari rocciosi è molto più grande di quanto pensassimo in precedenza, " Zhang ha detto. "In media, ogni sistema planetario dovrebbe espellere in totale circa cento trilioni di oggetti come 'Oumuamua. Abbiamo bisogno di costruire uno scenario molto comune per produrre questo tipo di oggetto".

Quando un corpo più piccolo passa molto vicino a uno molto più grande, le forze di marea del corpo più grande possono lacerare quello più piccolo, come accadde alla cometa Shoemaker-Levy 9 quando si avvicinò a Giove. I processi di interruzione delle maree possono espellere alcuni detriti nello spazio interstellare, che è stato suggerito come una possibile origine per 'Oumuamua. Ma se un tale processo potesse spiegare le caratteristiche sconcertanti di 'Oumuamua rimaneva altamente incerto.

Zhang e Lin hanno eseguito simulazioni al computer ad alta risoluzione per modellare la dinamica strutturale di un oggetto che vola vicino a una stella. Hanno scoperto che se l'oggetto si avvicina abbastanza alla stella, la stella può strapparla in frammenti estremamente allungati che vengono poi espulsi nello spazio interstellare.

"La forma allungata è più convincente se abbiamo considerato la variazione della forza del materiale durante l'incontro stellare. Il rapporto tra asse lungo e asse corto può essere anche maggiore di dieci a uno, " disse Zhang.

La modellazione termica dei ricercatori ha mostrato che la superficie dei frammenti risultanti dalla distruzione del corpo iniziale si fonderebbe a una distanza molto breve dalla stella e si ricondenserebbe a distanze maggiori, formando così una crosta coesiva che garantirebbe la stabilità strutturale della forma allungata.

"La diffusione del calore durante il processo di interruzione delle maree stellari consuma anche grandi quantità di sostanze volatili, che non solo spiega i colori della superficie di 'Oumuamua e l'assenza di coma visibile, ma chiarisce anche la secchezza dedotta della popolazione interstellare, " disse Zhang. "Tuttavia, alcuni volatili ad alta temperatura di sublimazione sepolti sotto la superficie, come ghiaccio d'acqua, può rimanere in forma condensata."

Le osservazioni di 'Oumuamua non hanno mostrato attività cometaria, e solo il ghiaccio d'acqua è una possibile fonte di degassamento per spiegare il suo movimento non gravitazionale. Se 'Oumuamua è stato prodotto ed espulso dallo scenario di Zhang e Lin, molto ghiaccio residuo d'acqua potrebbe essere attivato durante il suo passaggio attraverso il sistema solare. Il degassamento risultante causerebbe accelerazioni che corrispondono alla traiettoria simile a una cometa di 'Oumuamua.

"Lo scenario di frammentazione delle maree non solo fornisce un modo per formare un singolo 'Oumuamua, ma spiega anche la vasta popolazione di oggetti interstellari simili ad asteroidi, " disse Zhang.

I calcoli dei ricercatori dimostrano l'efficienza delle forze di marea nella produzione di questo tipo di oggetto. Possibili progenitori, comprese le comete di lungo periodo, dischi di detriti, e anche super-Terre, potrebbero essere trasformati in pezzi delle dimensioni di 'Oumuamua durante gli incontri stellari.

Questo lavoro supporta le stime di una vasta popolazione di oggetti interstellari simili a 'Oumuamua. Poiché questi oggetti possono passare attraverso i domini delle zone abitabili, non è da escludere la possibilità che possano trasportare materia in grado di generare vita (detta panspermia). "Questo è un campo molto nuovo. Questi oggetti interstellari potrebbero fornire indizi critici su come si formano ed evolvono i sistemi planetari, " disse Zhang.

Secondo Lin, "'Oumuamua è solo la punta dell'iceberg. Prevediamo che molti altri visitatori interstellari con tratti simili verranno scoperti da future osservazioni con il prossimo Osservatorio Vera C. Rubin."

Matthew Knight, astronomo dell'Accademia Navale degli Stati Uniti, che è co-leader del team dell''Oumuamua International Space Science Institute e non è stato coinvolto nel nuovo studio, ha detto che questo lavoro "fa un lavoro straordinario di spiegare una varietà di proprietà insolite di 'Oumuamua con un singolo, modello coerente".

"Man mano che i futuri oggetti interstellari verranno scoperti nei prossimi anni, sarà molto interessante vedere se qualcuno mostrerà proprietà simili a 'Oumuamua. Se è così, può indicare che i processi descritti in questo studio sono diffusi, " disse Cavaliere.