Scienza

Anatomia di una cometa

La struttura interna del nucleo della cometa Churyumov-Gerasimenko è omogenea e con una densità pari a metà di quella dell’acqua

Quando agli inizi degli anni ’50 l’astronomo statunitense Fred Whipple definì i nuclei cometari come delle “palle di neve sporca” ci aveva visto giusto. Ce lo hanno confermato i dati ottenuti sulle 8 comete osservate da vicino da sonde spaziali: i nuclei cometari sono costituiti da un miscuglio di ghiacci e polveri.

Data questa composizione, la densità delle comete dovrebbe essere maggiore di quella dell’acqua. Tuttavia le misure effettuate mostrano che questi oggetti hanno una densità molto inferiore a quella dell’acqua ghiacciata.

Ciò implica che i nuclei devono possedere una struttura altamente porosa. La questione riguarda la scala di questa porosità: essa è conseguenza di enormi cavità presenti all’interno del nucleo, oppure è diffusa in tutta la struttura, omogenea e ricca di minuscoli vuoti?

Più leggera dell'acqua. Adesso, grazie ai risultati di uno studio condotto sulla base dei dati raccolti dagli strumenti della sonda Rosetta, è stato dimostrato che non solo il nucleo della cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (in breve Chury) è un corpo a bassa densità, ma che la sua struttura interna è praticamente omogena senza la presenza di cavità di grandi dimensioni. Il nucleo deve essere quindi poroso come una spugna, una sorta di “aggregato soffice” di ghiacci e polveri.

Immagini del nucleo della 67P/Churyumov-Gerasimenko riprese da distanze diverse dalla Navigation Camera di Rosetta durante il massimo avvicinamento tra agosto e novembre 2014. In alto da sinistra: 96 km, 100 km, 64 km, 30 km; in basso da sinistra: 28 km, 10 km, 8 km, 30 km. ESA/Rosetta/NavCam– CC BY-SA IGO 3.0 © ESA/Rosetta/NavCam - CC BY-SA IGO 3.0

La massa della cometa, inoltre, è risultata pari a poco meno di 10 miliardi di tonnellate. Usando le immagini della fotocamera OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) per costruire un modello tridimensionale del nucleo e calcolarne il volume (18,7 chilometri cubi), è stato possibile determinare la densità media del nucleo, che è risultata pari a 0,533 g/cm3, poco più della metà di quella dell’acqua. I calcoli fatti partendo dalle perturbazioni a cui è stata soggetta l’orbita della sonda attorno al nucleo sono stati complessi: la forza di gravità della cometa Chury è infatti così debole che si è dovuto tenere conto delle influenze gravitazionali dovute a tutti i pianeti e al Sole, nonché della pressione di radiazione e dell’effetto dei gas espulsi dal nucleo cometario.

Un abbraccio fatale. Questi risultati fanno seguito ad un’altra scoperta pubblicata pochi mesi fa e cioè che lo strano nucleo della Chury è nato a seguito di un impatto a bassissima velocità, avvenuto più di 4 miliardi di anni fa tra due “palle di neve sporca” che adesso costituiscono i due lobi. Dopo la collisione, i due corpi sarebbero rimasti “incollati” fra loro dando origine alla bizzarra forma a caciocavallo visibile oggi, con un lobo più piccolo e uno più grande uniti da un “collo” più sottile.

L’enigma dell’origine della cometa Chury è stato risolto analizzando le immagini ad alta risoluzione riprese dalla telecamera OSIRIS. Da queste emerge infatti che entrambi i lobi della cometa possiedono un involucro esterno di materiale organizzato in strati distinti che in certi punti raggiungono una profondità di oltre 600 metri. Una struttura simile a quella di una cipolla, ma in questo caso si tratta di due cipolle separate di dimensioni diverse che sono cresciute in modo indipendente prima di fondersi. Grazie ad un modello in 3D, è stata studiata l’inclinazione dei diversi strati di cui sono composti i due lobi del nucleo cometario, giungendo alla conclusione che si sono formati indipendentemente, prima che i due corpi celesti si fondessero fra di loro. L’urto che ha generato il nucleo della cometa Chury deve inoltre essere avvenuto ad una velocità molto bassa, così da preservare la stratificazione ordinata fin nelle zone più interne.

12 febbraio 2016 Mario Di Martino
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