I centauri sono piccoli corpi celesti che orbitano attorno al Sole in una regione di spazio compresa tra Giove e Nettuno. A causa dell’influenza gravitazionale dei giganti gassosi, hanno generalmente orbite instabili. Inoltre, hanno una caratteristica unica, che non si osserva in nessun’altra popolazione di corpi celesti del Sistema solare: come i centauri della mitologia greca – metà umani e metà animali – da cui prendono il nome, questi oggetti celesti sono per metà asteroidi – con orbite, composizione superficiale e comportamento inerte in alcune fasi della loro vita tipiche di questi oggetti – e per metà comete, in grado di espellere gas e polveri quando la loro orbita li porta vicino al Sole, formando una chioma e una coda.
Illustrazione artistica che mostra l’attività di degassamento del centauro 29P/Schwassmann-Wachmann 1. Crediti: Nasa, Esa, Csa, Leah Hustak (STScI)
Centaur 29P/Schwassmann-Wachmann 1 – il doppio nome si riferisce alla loro doppia natura – è uno dei rappresentanti di questa classe di oggetti. Scoperto il 15 novembre 1927 da Arnold Schwassmann e Arthur Wachmann dall’Osservatorio di Amburgo, in Germania, 29P è noto per le sue eiezioni di gas quasi periodiche. Osservazioni precedenti dell’oggetto celeste alle lunghezze d’onda del radio hanno mostrato l’emissione di un getto composto da monossido di carbonio. Grazie alle osservazioni condotte con il James Webb Space Telescope, gli scienziati hanno ora scoperto altre tre emissioni di gas mai osservate prima d’ora, che forniscono nuovi indizi sulla natura del nucleo del centauro: due getti di CO2 emessi dai poli, e un getto di monossido di carbonio che punta verso nord.
«I centauri possono essere considerati resti della formazione del nostro sistema planetario» spiega Sara Faggi, scienziata del Goddard Space Flight Center della Nasa e prima autrice dello studio, pubblicato su Nature Astronomy, che riporta i risultati della ricerca. «Poiché si trovano in regioni in cui le temperature sono molto basse, conservano informazioni sui composti volatili presenti nelle prime fasi di vita del Sistema solare. Il telescopio Spaziale James Webb», aggiunge la ricercatrice, «ci ha permesso di osservare 29P con una risoluzione e una sensibilità che ci hanno impressionato: non avevamo mai visto niente del genere».
Le osservazioni di 29P sono state condotte nell’ambito del programma General Observer N. 2416 del ciclo 1 di James Webb, incentrato sullo studio dei centauri attivi, e sono state effettuate utilizzando lo spettrometro NirSpec in modalità Ifu (Integral Field Unit), una tecnica che consente di ottenere uno spettro per ogni parte del campo di vista dello strumento. Jwst ha puntato l’oggetto il 20 febbraio 2023, quando si trovava a una distanza dal Sole e dal telescopio rispettivamente di 910 e 820 milioni di chilometri.
A sinistra, le mappe della densità di colonna della CO2, in alto, e della CO, in basso. A destra, il modello 3D dei getti osservati da Jwst (cliccare per ingrandire). Crediti: Nasa, Esa, Csa, Leah Hustak (Stsci), Sara Faggi (Nasa-Gsfc, American University)
I dati spettrali e di imaging forniti dal telescopio, oltre a mostrare la presenza di un getto di monossido di carbonio diretto verso l’osservatore, già individuato in studi precedenti, hanno mostrato chiaramente la firma di un nuovo getto di monossido di carbonio emesso in direzione nord rispetto all’osservatore e due getti di CO2 emessi rispettivamente in direzione nord e sud. Nel caso della CO2 si tratta delle la prima rilevazione della sostanza sul centauro.
Per comprendere l’orientamento e l’origine di questi degassamenti, sulla base dei dati raccolti dal telescopio James Webb il team ha sviluppato un modello tridimensionale dei getti. Il modello in questione è stato sviluppato per simulare simultaneamente il degassamento isotropo e anisotropo (cioè in tutte o in specifiche direzioni) per un massimo di due getti, con l’opzione di aggiungerne altri.
Le simulazioni suggeriscono che i getti vengano emessi da regioni diverse del nucleo del centauro. Il modello mostra inoltre una forte dicotomia nei rapporti di abbondanza di CO/CO2, suggerendo la possibilità che il nucleo possa essere un aggregato di oggetti distinti con composizioni diverse, sebbene altri scenari non possano essere esclusi, spiegano gli scienziati. Alla luce di questi risultati, l’ipotesi dei ricercatori è che i getti emessi da 29P siano il risultato di una dicotomia nella sua composizione strutturale. Una possibile interpretazione, aggiungono i ricercatori, è che il corpo celeste abbia un nucleo bilobato, con un lobo formatosi in una regione in cui il monossido di carbonio è stato convertito in modo più efficiente in anidride carbonica rispetto all’altro lobo.
«Il fatto che 29P presenti differenze così drammatiche nell’abbondanza di monossido di carbonio e anidride carbonica sulla sua superficie suggerisce che possa essere costituito da diversi pezzi», dice a questo proposito Geronimo Villanueva, ricercatore al Goddard Space Flight Center della Nasa e co-autore dello studio. «È possibile che due corpi si siano uniti e abbiano creato questo centauro, che è un mix di corpi molto diversi che hanno subito percorsi di formazione separati. Ciò mette in discussione le nostre idee su come i corpi celesti primordiali siano stati creati e immagazzinati nella fascia di Kuiper»
Il prossimo obiettivo dei ricercatori è di studiare con lo stesso approccio altri centauri, migliorando la conoscenza collettiva di questi corpi e contemporaneamente la comprensione dei meccanismi di formazione ed evoluzione del Sistema solare. Poiché non ci sono attualmente missioni che hanno in programma di visitare un centauro, concludono i ricercatori, queste osservazioni dimostrano le capacità uniche di Jwst nel caratterizzare questi oggetti.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Heterogeneous outgassing regions identified on active centaur 29P/Schwassmann–Wachmann 1” di Sara Faggi, Geronimo L. Villanueva, Adam McKay, Olga Harrington Pinto, Michael S. P. Kelley, Dominique Bockelée-Morvan, Maria Womack, Charles A. Schambeau, Lori Feaga, Michael A. DiSanti, James M. Bauer, Nicolas Biver, Kacper Wierzchos e Yanga R. Fernandez
Guarda l’animazione dell’attività di degassamento di 29P sul calale YouTube di Jwst: