Un supercomputer della NASA scopre miliardi di comete che imitano la forma della Via Lattea: “All’universo piacciono le spirali!”
Una struttura a spirale composta da miliardi di comete nel sistema solare interno al suo cuore. Le spirali sono un tema ricorrente in astronomia, con l’esempio più famoso di una struttura a braccia vorticose che è la nostra galassia, la Via Lattea. Ora, utilizzando un potente supercomputer della NASA chiamato “Pleiades”, gli scienziati hanno scoperto un’altra struttura a spirale ai margini del nostro sistema solare.
La spirale è composta da miliardi di corpi ghiacciati circondati da un guscio di comete chiamato nube di Oort. Anche se la nube di Oort si trova ai margini del nostro sistema planetario ed è circa 99.000 volte più larga della distanza tra la Terra e il Sole, finora gli scienziati sono stati all’oscuro della struttura della nube di Oort. Questi nuovi risultati, tuttavia, forniscono ai ricercatori un indizio importante sull’oggetto.
“Abbiamo scoperto che alcune comete nella nube di Oort interna, situata tra 1.000 au e 10.000 au, formano una struttura a spirale di lunga durata,” ha detto Luke Dones, membro del team di studio e scienziato principale presso il Southwest Research Institute. (La misura “au” sta per “unità astronomica”, e una au è pari alla distanza tra la Terra e il Sole.) “Siamo rimasti piuttosto sorpresi,” ha continuato Dones. “Le spirali si vedono negli anelli di Saturno, nei dischi attorno a giovani stelle e nelle galassie. All’universo sembrano piacere le spirali!”
Anche se insignificante rispetto alla spirale che forma la struttura della Via Lattea, Dones e colleghi hanno scoperto che questa spirale ghiacciata della nube di Oort è lunga circa 15.000 au. La spirale corre perpendicolare, o ad un angolo di 90 gradi, rispetto al piano della Via Lattea. “Solo una piccola frazione delle comete nella nube di Oort si trova in questa spirale,” ha aggiunto Dones, “ma sono comunque miliardi di comete.”
Il team ha anche concluso che questa non è una struttura temporanea; è di lunga durata e persiste nella nube di Oort interna fino ai giorni nostri. Ciò significa che è ancora là fuori per essere osservata, ma tali osservazioni non sarebbero un’impresa da poco.
Per contestualizzare, la nube di Oort è un guscio sferico di comete e corpi ghiacciati che esistono oltre l’orbita di Nettuno, che si trova a circa 2,8 miliardi di miglia (4,5 miliardi di chilometri) dal Sole. Si ritiene che questo guscio segni il confine esterno del sistema solare ed è la fonte delle comete che visitano il sistema solare interno, i giganti gassosi Giove e Saturno, e i pianeti rocciosi interni Marte, Terra, Venere e Mercurio. La popolazione della nube di Oort, spesso chiamata “corpi trans-nettuniani”, si pensa sia composta da materiale che esisteva quando i pianeti del nostro sistema solare si stavano formando circa 4,5 miliardi di anni fa.
“Le nostre simulazioni seguono le orbite di milioni di ‘particelle di prova’ che rappresentano le comete per l’età del sistema solare, circa 4,5 miliardi di anni,” ha detto Dones. “Le simulazioni richiedono così tanto tempo di calcolo che abbiamo bisogno di usare un supercomputer.” Dones ha aggiunto che il team di visualizzazione presso l’American Museum of Natural History (AMNH) ha visto per primo la spirale della nube di Oort.
Anche se non sarebbe impossibile individuare questa spirale distante con osservazioni astronomiche, il compito sarebbe estremamente difficile. Questo spiega perché la conoscenza della struttura della nube di Oort è sfuggita agli scienziati fino ad ora. “Gli oggetti distanti visti nella luce riflessa sono molto deboli — la luminosità diminuisce come l’inverso della quarta potenza della distanza,” ha detto Dones. “Se la Terra fosse posta al bordo interno della nube di Oort a 1.000 au, sarebbe visibile solo in un telescopio molto grande. Le comete sono molto più piccole, quindi sono indetectabili a quella distanza e oltre con telescopi ottici.”
Finora, il modo più affidabile per studiare le comete dalla nube di Oort è catturarle quando le loro orbite allungate le portano nel sistema solare interno. Qui, vengono riscaldate dal Sole e diventano attive, esprimendo gas e polvere che creano un alone circostante e una coda caratteristica. Ironia della sorte, le comete in questa spirale della nube di Oort interna potrebbero evitare indagini condotte in questo modo resistendo al viaggio nel sistema solare interno.
“Le comete nella nube di Oort esterna sono più propense a entrare nella regione planetaria del sistema solare e diventare osservabili perché sono trattenute meno fortemente dalla gravità del Sole rispetto alle comete più vicine nella nube interna, e quindi sono più facilmente perturbate dalle stelle di passaggio,” ha detto Dones. “Le comete nella nube di Oort interna, specialmente quelle nella spirale, sono meno propense a diventare osservabili.”
Ciò non significa che Dones abbia perso la speranza di vedere questa spirale di comete tramite dati astronomici. “Facciamo ancora affidamento sulle comete che entrano nella regione planetaria per dedurre la popolazione di comete che non possiamo osservare direttamente, ma la distanza dal Sole alla quale vengono scoperte le comete sta aumentando costantemente,” ha detto Dones. “Alcune comete sono attive tra le orbite di Urano e Nettuno.”
Dones ha spiegato che una delle migliori possibilità di vedere questa spirale della nube di Oort potrebbe essere il Legacy Survey of Space and Time (LSST), un programma pianificato di 10 anni per l’Osservatorio Vera Rubin, che dovrebbe iniziare più tardi quest’anno. “LSST dovrebbe rilevare grandi comete a distanze oltre l’orbita di Nettuno, anche se ancora ben entro 1.000 volte la distanza tra la Terra e il Sole,” ha detto Dones. “La spirale potrebbe anche essere rilevata cercando l’emissione termica della polvere a lunghezze d’onda infrarosse lontane/sub-millimetriche in dati il cui obiettivo principale è studiare la radiazione cosmica di fondo a microonde.”
La ricerca del team è disponibile in un articolo pre-revisionato sul sito del repository arXiv.