Un modello sviluppato presso la Facoltà di Fisica del Technion, in collaborazione con scienziati tedeschi a Tubinga, spiega le proprietà uniche di Arrokoth, l'oggetto più distante mai ripreso nel sistema solare. I risultati del team di ricerca gettano nuova luce sulla formazione degli oggetti della fascia di Kuiper, oggetti simili ad asteroidi ai margini del sistema solare, e per comprendere le prime fasi della formazione del sistema solare.

Le scoperte, pubblicato in Natura , spiegare le caratteristiche uniche del "pupazzo di neve, "conosciuto formalmente come Arrokoth, e le foto sono state scattate per la prima volta l'anno scorso dalla missione spaziale New Horizons della NASA.

La storia inizia nel 2006, quando la navicella robotica New Horizons è stata inviata per scattare le prime immagini ravvicinate di Plutone e studiarne le caratteristiche e il terreno. Dopo il lancio, New Horizons ha fissato la sua traiettoria verso Plutone, iniziando un lungo viaggio di circa nove anni. Per non sprecare carburante e risorse, la maggior parte dei suoi sistemi era in modalità di sospensione fino a quando non era vicino al suo bersaglio Plutone.

Tornato sulla Terra, l'Unione Astronomica Internazionale ha deciso di retrocedere Plutone dal suo status di pianeta a pianeta nano. In breve, la navicella robotica New Horizons è stata inviata per indagare su un pianeta, si è addormentato, e si svegliò per scoprire che Plutone non era più considerato un pianeta. Ma questo non toglieva importanza all'importanza della missione. New Horizons ha fornito immagini spettacolari di Plutone e della sua luna Caronte, e ha fornito preziose informazioni scientifiche che sono ancora oggetto di indagine, e sarà probabilmente studiato per anni. Questi studi forniranno importanti input per comprendere la formazione del sistema solare, e in particolare la fascia di Kuiper.

Ma c'è ancora di più nell'avventura di New Horizons. Mentre Plutone è l'oggetto più grande negli angoli più remoti del sistema solare, non è l'unico. Oltre Nettuno c'è una regione chiamata Cintura di Kuiper, costituito da innumerevoli oggetti simili ad asteroidi di dimensioni variabili da pochi piedi a migliaia di miglia. Le condizioni in quest'area sono diverse (e in particolare, molto più freddo), della sua cintura di asteroidi "sorella" nel sistema solare interno, e gli oggetti della fascia di Kuiper sono in genere costituiti da materiali molto più ghiacciati.

La navicella spaziale New Horizon era dotata di risorse sufficienti per osservare un altro oggetto della Fascia di Kuiper se fosse stato possibile trovare un tale oggetto che non fosse troppo lontano dalla traiettoria originale della navicella. Il 26 giugno, 2014, dopo un lungo sopralluogo alla ricerca di tali oggetti, uno è stato identificato dal telescopio spaziale Hubble. A seguito di tale identificazione, il team di ricerca di New Horizons ha progettato la traiettoria del veicolo spaziale in modo che passasse accanto all'oggetto appena trovato dopo aver completato la sua missione di mappatura di Plutone. Cinque anni dopo (e quattro dopo il suo incontro con Plutone nel 2015), New Horizons è passato dall'oggetto. Il 1 gennaio, 2019, l'umanità ha scattato la sua prima ripresa ravvicinata di un piccolo oggetto della fascia di Kuiper mentre la navicella spaziale New Horizons lo superava appena 3, 500 miglia di distanza.

Subito dopo l'arrivo delle sue prime immagini, l'oggetto della fascia di Kuiper (finora noto come 2014 MU69) è stato soprannominato "il pupazzo di neve" per via del suo aspetto unico. I ricercatori di New Horizons inizialmente lo chiamavano Ultima Thule ("Il confine del mondo" in latino), a causa della sua posizione remota ai margini del sistema solare. Ma l'oggetto fu infine ribattezzato 486958 Arrokoth, per "cielo" o "nuvola" nell'ormai estinta lingua dei nativi americani Powhatan.

New Horizons ha raccolto una grande quantità di informazioni sul pupazzo di neve:è un binario di contatto di 30 chilometri che consiste in due lobi di dimensioni diverse interconnessi da un collo sottile, che sembra essere il prodotto di due oggetti più piccoli della fascia di Kuiper che si sono scontrati per formare Arrokoth.

Sebbene siano stati proposti vari modelli per spiegare la formazione di Arrokoth e le sue peculiari proprietà, questi hanno incontrato grandi sfide, e non potrebbe spiegare bene le caratteristiche importanti del pupazzo di neve, in particolare la sua bassa velocità di rotazione su se stessa e il suo ampio angolo di inclinazione. nella loro Natura articolo, i ricercatori del Technion presentano nuovi calcoli analitici e simulazioni dettagliate che spiegano la formazione e le caratteristiche di Arrokoth.

La ricerca è stata condotta dal Ph.D. studente Evgeni Grishin, postdoc Dr. Uri Malamud, e il loro supervisore, il professor Hagai Perets, in collaborazione con il gruppo di ricerca tedesco di Tubinga.

"Una semplice collisione ad alta velocità tra due oggetti casuali nella fascia di Kuiper li frantumerebbe, poiché è probabile che siano prevalentemente fatti di ghiaccio morbido, — disse il signor Grishin. — D'altra parte, se i due corpi orbitano l'uno intorno all'altro in un'orbita circolare (simile alla luna che orbita intorno alla Terra), e poi lentamente a spirale per avvicinarsi più dolcemente l'uno all'altro e stabilire un contatto, La velocità di rotazione di Arrokoth sarebbe stata estremamente elevata, mentre la velocità misurata era in realtà piuttosto bassa rispetto a tali aspettative. La rotazione completa di Arrokoth richiede 15,92 ore. Inoltre, il suo angolo di inclinazione (rispetto al piano della sua orbita attorno al sole) è molto grande - 98 gradi - quindi giace quasi di lato rispetto alla sua orbita, una caratteristica di per sé peculiare".

"Secondo il nostro modello, questi due corpi ruotano l'uno intorno all'altro, ma perché girano insieme intorno al sole, costituiscono sostanzialmente un triplice sistema, " ha detto. "Le dinamiche di tali sistemi tripli sono complesse e sono conosciute come il problema dei tre corpi. La dinamica dei sistemi tripli gravitanti è nota per essere molto caotica. Nel nostro studio, abbiamo dimostrato che il sistema non si muoveva in modo semplice e ordinato, ma anche non si è comportato in modo totalmente caotico."

"Si è evoluto dall'avere un ampio, orbita relativamente circolare, in un altamente eccentrico, orbita ellittica attraverso una lenta evoluzione (secolare), molto più lento rispetto al periodo orbitale di Arrokoth intorno al sole, " ha detto il prof. Perets. "Potremmo dimostrare che tali traiettorie alla fine portano a una collisione, quale, da una parte, sarà lento, e non rompere gli oggetti, ma d'altra parte, produrre una rotazione lenta, oggetto molto inclinato, coerente con le proprietà di Arrokoth."

"Le nostre simulazioni dettagliate hanno confermato questa immagine, e ha prodotto modelli molto simili all'aspetto del pupazzo di neve di Arrokoth, rotazione e inclinazione, " ha detto il dottor Malamud, in conclusione.

I ricercatori hanno anche studiato quanto siano robusti e probabili tali processi, e li ho trovati potenzialmente abbastanza comuni con ben il 20% di tutti i binari larghi della fascia di Kuiper, e potenzialmente evolvendo in modi simili.

Fino ad ora, hanno detto i ricercatori, non è stato possibile spiegare le caratteristiche uniche di Arrokoth. È un risultato controintuitivo, ma la probabilità di collisione in tali configurazioni effettivamente aumenta poiché il binario iniziale è più ampiamente separato (ma ancora vincolato) e l'angolo di inclinazione iniziale è più vicino a 90 gradi.

"Il nostro modello spiega sia l'elevata probabilità di collisione che i dati unici del sistema unificato odierno, e infatti prevedere che molti più oggetti nella fascia di Kuiper, " disse il signor Grishin. "In effetti, anche il sistema di Plutone e Caronte potrebbe essersi formato attraverso un processo simile, e sembrano svolgere un ruolo importante nell'evoluzione dei sistemi binari e lunari nel sistema solare.