Tra un anno (forse due), l'Osservatorio Vera C. Rubin in Cile diventerà operativo e inizierà il suo Legacy Survey of Space and Time (LSST) di 10 anni. Utilizzando il suo specchio da 8,4 metri (27 piedi) e la fotocamera da 3,2 gigapixel, questo osservatorio dovrebbe raccogliere 500 petabyte di immagini e dati. Affronterà anche alcune delle domande più urgenti sulla struttura e l'evoluzione dell'universo e di tutto ciò che contiene.

Uno degli aspetti molto attesi dell'LSST è come consentirà agli astronomi di localizzare e tracciare oggetti interstellari (ISO), che sono diventati di particolare interesse da quando 'Oumuamua ha attraversato il nostro sistema nel 2017. Secondo un recente studio condotto da un team dell'Università di Chicago e dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), l'Osservatorio Rubin rileverà circa 50 oggetti durante la sua missione di 10 anni, molti dei quali potremo studiarli da vicino utilizzando le missioni rendez-vous.

Il loro articolo che descrive i loro risultati, che è in corso di revisione per la pubblicazione in Giornale di scienze planetarie, era guidata da Devin Hoover, ricercatore presso il Dipartimento di Astronomia e Astrofisica dell'Università di Chicago. È stato raggiunto da Darryl Seligman, un TC Chamberlin Postdoctoral Fellow presso il Dipartimento di Scienze Geofisiche dell'Università di Chicago; e Matteo Payne, un ricercatore SAO presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Da quando l'umanità ha visto per la prima volta un oggetto interstellare il 19 ottobre, 2017, gli astronomi hanno contemplato la possibilità di incontrarsi con i futuri visitatori. Mentre gli astronomi avevano già teorizzato che il nostro sistema solare è visitato da oggetti interstellari alcune volte all'anno, 'Oumuamua il primo oggetto del genere mai osservato. Inoltre, il modo in cui ha sfidato la classificazione ha portato rapidamente alla realizzazione che questo oggetto è stato il primo del suo genere ad essere mai osservato.

Questo ha generato non poche speculazioni su cosa potrebbe essere, con possibilità che vanno da un iceberg di idrogeno, un pezzo di un corpo simile a Plutone, un "coniglio di polvere" interstellare, " e persino una vela solare extraterrestre. Indipendentemente dalla sua vera natura, "La semplice esistenza di Oumuamua ha confermato che gli ISO sono statisticamente significativi nella nostra galassia, che è stato rafforzato dal rilevamento di un secondo ISO (2I/Borisov) quasi due anni dopo.

Come ha spiegato l'autore principale Devin Hooper a Universe Today via e-mail, la prospettiva di studiare un ISO è estremamente promettente, dato ciò che rappresentano:"Gli oggetti interstellari rappresentano gli elementi costitutivi e gli avanzi del processo di formazione dei pianeti nei sistemi extrasolari. Proprio come le comete e gli asteroidi nel sistema solare ci hanno detto di più sulla sua formazione rispetto ai pianeti stessi, gli oggetti interstellari ci diranno di più sulla formazione di pianeti e stelle rispetto agli esopianeti e alle stelle. Poiché questi oggetti stanno attraversando il sistema solare, possiamo ottenere informazioni sugli elementi costitutivi dei pianeti extrasolari senza viaggiare in altri sistemi planetari".

Per queste ragioni, la comunità astronomica non vede l'ora di scoprire altri oggetti interstellari. Diversi studi hanno già dimostrato come i nuovi strumenti rileveranno molti di questi oggetti all'anno, che consentirà agli astronomi di limitare le proprietà di questo tipo di oggetto e determinare come 'Oumuamua e 2I/Borisov si inseriscono nella popolazione complessiva.

Ad esempio, i ricercatori hanno indicato che l'Osservatorio Vera C. Rubin rileverà diversi ISO all'anno una volta iniziato l'LSST. Allo stesso modo, ci sono proposte per missioni di intercettazione rapida in grado di incontrarsi con alcuni di questi oggetti. Per determinare quanti oggetti sarebbero rilevabili e raggiungibili, Hoover e i suoi colleghi hanno eseguito una serie di simulazioni al computer che hanno generato un'intera popolazione di ISO che entrano nel sistema solare.

La densità numerica degli oggetti era basata su ciò che implicava il rilevamento di 'Oumuamua e 2I/Borisov, cioè, 10 ²⁶ nella nostra galassia, e uno che passa attraverso il sistema solare interno in un dato momento. Per vedere quale sarebbe rilevabile dall'LSST, disse Hoover, hanno sviluppato tre criteri di rilevabilità:

"Primo, l'ISO deve avere una magnitudine apparente minima inferiore a 24; in altre parole, deve essere abbastanza luminoso da essere osservato dall'LSST. Secondo, l'ISO deve raggiungere un'altitudine superiore a +30 gradi; in altre parole, deve essere abbastanza alto nel cielo... Infine, il sole deve avere un'altitudine inferiore a -18 gradi; in altre parole, il sole è sotto l'orizzonte per rendere il cielo sufficientemente scuro al momento dell'osservazione. Il secondo e il terzo criterio assicurano che gli ISO rilevabili siano significativamente distanti dal sole nel cielo".

Se qualsiasi ISO che passa attraverso il sistema solare interno soddisfa tutti e tre questi criteri in qualsiasi punto lungo la sua traiettoria (in coincidenza con la campagna di osservazione di 10 anni dell'LSST), allora è stato considerato rilevabile. Hanno scoperto che circa il 20% degli ISO nella loro popolazione simulata sarebbe rilevabile dall'LSST e raggiungibile utilizzando una missione rendezvous ISO dedicata. Ciò equivale a circa un ISO raggiungibile all'anno tra il 2022/23 e il 2032/33.

Guardando al prossimo futuro, questi risultati consentiranno ai ricercatori di elaborare strategie di osservazione che massimizzeranno la probabilità di rilevare ISO e aiuteranno a determinare quali future missioni di rendez-vous sono fattibili. Hoover dice, "In particolare, L'1,69% degli ISO nel nostro campione è sia rilevabile che raggiungibile da una missione di rendezvous a 30 km/s di delta-v. Richiediamo entrambi i criteri perché conosciamo solo le traiettorie degli ISO rilevati, rendendo possibile inviare loro missioni di intercettazione. Questo, Certo, dipende dalla scoperta di più ISO. Mentre la comunità astronomica migliora le sue capacità di rilevamento, esamineremo un numero enormemente maggiore di ISO, permettendoci di scegliere tra una gamma più ampia di bersagli per una missione rendez-vous."

Proprio adesso, ci sono due missioni in via di sviluppo:la missione Comet Interceptor dell'ESA e il concetto di NASA BRIDGE, entrambe considerate in questo studio da Hoover e dai suoi colleghi. Come indicato da Hoover, queste missioni avranno un delta-v di 15 km/s (54, 000 chilometri orari; 33, 554 mph) e 2 km/s (7, 200 chilometri orari; 4, 474 mph) rispettivamente. Questo non soddisfa i requisiti delta-v specificati nel loro studio, che restringe considerevolmente la popolazione di ISO raggiungibili.

Infatti, i risultati ottenuti da Hoover e dai suoi colleghi indicano che con queste due missioni, la percentuale di ISO raggiungibili è scesa allo 0,471% e allo 0,003% del loro campione, rispettivamente. Data la densità numerica degli ISO nella loro simulazione, ciò equivale a circa 1 ISO all'anno che sarebbe rilevabile e raggiungibile con il concetto BRIDGE della NASA. Però, ci sono molte proposte per missioni di intercettazione con maggiori capacità delta-v, come le vele di luce e gli array a energia diretta. Even slower missions still stand a chance of making a rendezvous.

"Due to technological limitations, the delta-v capabilities of current missions are limited, but this does not make a rendezvous mission with an ISO impossible, " said Hoover. "Given the current estimate for the number density of ISOs within the solar system, ~100 are within the 5 AU sphere at any given time. Given the time it takes for a typical ISO to cross the 5 AU sphere, we calculated that the LSST should detect ~10 reachable targets for BRIDGE within its 10-year observational campaign. Così, I would not rule out the possibility of low delta-v intercept missions."

Guardando avanti, the results of this study will be of considerable use to astronomers and space agencies. Beyond offering updated estimates on how many ISOs will be detectable soon, these results will also allow researchers to devise observation strategies that maximize the likelihood of detecting ISOs. Per di più, they underline the need for dedicated intercept missions capable of keeping up with ISOs that buzz our system!