Svelato il Mistero del Pupazzo di Neve Cosmico: Gli Scienziati Individuano la Peculiare Formazione di Arrokoth

Italia - Agenzia stampa Ekhbary

Svelato il Mistero del Pupazzo di Neve Cosmico: Gli Scienziati Individuano la Peculiare Formazione di Arrokoth

Il 1° gennaio 2019, la missione New Horizons della NASA ha fatto la storia diventando la prima sonda spaziale a effettuare un sorvolo ravvicinato di Arrokoth, un oggetto della Fascia di Kuiper (KBO) situato oltre l'orbita di Plutone. Ma il più grande successo non fu solo il sorvolo, bensì le immagini catturate, che rivelarono un oggetto con un distintivo profilo a forma di pupazzo di neve, sorprendendo e lasciando perplessi gli astronomi di tutto il mondo. Da allora, gli scienziati si sono impegnati in un intenso dibattito su come oggetti così peculiari potessero formarsi nelle gelide e distanti regioni del nostro Sistema Solare. Ora, i ricercatori della Michigan State University (MSU) credono di aver trovato la risposta, ed è sorprendentemente semplice: il collasso gravitazionale.

Arrokoth risiede nella Fascia di Kuiper, una vasta e gelida regione oltre l'orbita di Nettuno, popolata da milioni di corpi ghiacciati spesso chiamati 'iceteroidi'. Questi oggetti sono resti incontaminati dei primi giorni del Sistema Solare, conservando condizioni e composizioni risalenti a quasi 4,5 miliardi di anni fa. I planetesimali, i mattoni dei pianeti, si sono formati in modo simile dal disco rotante di gas e polvere che circondava il nostro giovane Sole dopo il suo stesso collasso gravitazionale. Ciò che rendeva Arrokoth così sconcertante era che circa 1 KBO su 10 è, di fatto, un 'binario a contatto' – due oggetti distinti che si sono fusi insieme in un modo che sembra notevolmente delicato, risultando in forme uniche come il pupazzo di neve.

I precedenti modelli computazionali avevano a lungo faticato a spiegare questa formazione. Questi modelli, spesso basati sulla dinamica dei fluidi, avevano effettivamente escluso la possibilità che gli oggetti formassero forme così uniche e stabili. Inoltre, altre teorie che postulavano eventi unici o fenomeni rari non potevano spiegare la comune osservazione di questi binari a contatto. La sfida era trovare un meccanismo che potesse spiegare non solo la forma specifica di Arrokoth, ma anche il fatto che facesse parte di una classe più diffusa di oggetti cosmici.

Qui entra in gioco il team della Michigan State University, guidato dallo studente laureato Jackson Barnes e sotto la guida del Professor Seth Jacobson, un autore senior dell'articolo. Il team ha sviluppato simulazioni rivoluzionarie utilizzando il cluster di calcolo ad alte prestazioni della MSU presso l'Institute for Cyber-Enabled Research (ICER). A differenza dei loro predecessori, queste simulazioni sono state le prime a essere basate sui principi del collasso gravitazionale. I risultati sono stati sorprendenti: le simulazioni non solo hanno riprodotto con successo il distintivo profilo a forma di pupazzo di neve di Arrokoth, ma hanno anche creato uno scenario più realistico in cui questi oggetti si formano regolarmente. Come ha spiegato il Professor Jacobson in un comunicato stampa della MSU: "Se pensiamo che il 10 percento degli oggetti planetesimali siano binari a contatto, il processo che li forma non può essere raro. Il collasso gravitazionale si adatta perfettamente a ciò che abbiamo osservato."

Le simulazioni illustrano un processo affascinante: nel Sistema Solare primordiale, mentre i planetesimali si formavano dal disco di materia in rotazione, questi oggetti venivano talvolta separati dalla forza rotazionale del disco, formando due oggetti separati che poi orbitavano l'uno intorno all'altro. Nel tempo, le orbite di questi oggetti avrebbero gradualmente spiraleggiato verso l'interno fino a quando non sarebbero entrati in contatto e si sarebbero fusi, mantenendo, cosa cruciale, le loro forme rotonde originali. Questo delicato processo di fusione è fondamentale per preservare l'aspetto distintivo a forma di pupazzo di neve, poiché non comporta collisioni violente che deformerebbero la struttura.

Inoltre, i loro risultati hanno mostrato che questi binari a contatto rimangono intatti evitando efficacemente le collisioni con altri oggetti, un'osservazione che si allinea perfettamente con i dati del mondo reale; la maggior parte dei binari non mostra alcuna indicazione di crateri. Questa scoperta conferma qualcosa che gli scienziati avevano sospettato per qualche tempo ma non erano stati in grado di testare empiricamente. Il modello creato da Barnes e dai suoi colleghi è il primo a riprodurre con successo i binari a contatto tenendo conto della fisica necessaria. Il team non si ferma qui; sta attualmente lavorando a una nuova simulazione per modellare meglio il processo di collasso gravitazionale, che, sperano, predicerà altri oggetti esotici scoperti nel Sistema Solare esterno. Questa ricerca pionieristica, "Formazione diretta di planetesimali binari a contatto da collasso gravitazionale", è stata pubblicata nei *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society* (MNRAS), aprendo un nuovo capitolo nella nostra comprensione delle origini del nostro Sistema Solare.

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