Pupazzi di neve cosmici: perché il sistema solare esterno ne è pieno
Là fuori, ben oltre l’orbita di Nettuno, galleggiano nel vuoto oggetti antichissimi che sembrano enormi pupazzi di neve cosmici fatti di ghiaccio e roccia. Sembra una cosa bizzarra, e in effetti lo è. Ma una nuova simulazione della Michigan State University ha finalmente chiarito come queste forme si generino in modo del tutto naturale, senza bisogno di invocare eventi rari o condizioni estreme. Il merito? La semplice, silenziosa forza di gravità.
Per capire il contesto, bisogna fare un passo indietro. Tra Marte e Giove c’è la famosa fascia degli asteroidi, ma molto più lontano si estende la Fascia di Kuiper, una regione remota popolata da resti congelati risalenti alla nascita del sistema solare. Questi oggetti primitivi, chiamati planetesimi, sono i mattoni avanzati dalla formazione dei pianeti. Circa il 10 per cento di loro ha una forma piuttosto curiosa: due lobi arrotondati uniti insieme, come un pupazzo di neve cosmico. Tecnicamente vengono definiti binari a contatto, e per anni nessuno aveva una spiegazione convincente su come potessero formarsi senza che una collisione violenta li distruggesse prima ancora di prendere forma.
Jackson Barnes, dottorando alla Michigan State University, ha sviluppato la prima simulazione al computer capace di riprodurre naturalmente queste strutture bilobate attraverso il collasso gravitazionale. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. E il punto chiave è proprio questo: se il 10 per cento dei planetesimi ha questa forma, il processo che li genera non può essere qualcosa di eccezionale. Deve essere qualcosa di ordinario. Come ha spiegato il professor Seth Jacobson, coautore dello studio, il collasso gravitazionale si incastra perfettamente con le osservazioni.
Da nuvole di polvere a pupazzi di neve: come succede
Il meccanismo è sorprendentemente elegante. Nelle prime fasi del sistema solare, nuvole rotanti di polvere e piccoli frammenti venivano attratte dalla gravità, un po’ come fiocchi di neve che si aggregano per formare una palla. Man mano che queste nuvole collassavano, potevano dividersi in due corpi distinti che iniziavano a orbitare l’uno attorno all’altro. Nella simulazione di Barnes, la coppia spiralizza lentamente verso l’interno. Niente schianti catastrofici: i due corpi entrano delicatamente in contatto e si fondono, conservando le loro forme arrotondate. Ecco il pupazzo di neve cosmico.
I binari a contatto hanno guadagnato enorme visibilità quando la sonda New Horizons della NASA ha fotografato da vicino l’oggetto 2014 MU69, noto informalmente come Ultima Thule, nel gennaio 2019. Quelle immagini hanno spinto gli scienziati a osservare più attentamente altri oggetti della Fascia di Kuiper, confermando che circa uno su dieci condivide questa struttura bilobata.
Perché sopravvivono per miliardi di anni
Una volta formati, questi pupazzi di neve cosmici possono restare intatti per miliardi di anni. Il motivo è quasi banale nella sua semplicità: nella Fascia di Kuiper le collisioni sono estremamente rare. Non c’è praticamente nulla che possa spezzarli. Molti di questi oggetti binari mostrano pochissimi crateri, segno di una vita tranquilla e indisturbata ai confini del sistema solare.
Sebbene alcuni ricercatori avessero già ipotizzato il ruolo del collasso gravitazionale nella formazione dei binari a contatto, i modelli precedenti non disponevano della fisica dettagliata necessaria per verificare l’idea in modo rigoroso. Il lavoro di Barnes è il primo a includere tutti i processi necessari per ricrearli con successo nella simulazione. Come ha detto lo stesso Barnes, la cosa davvero entusiasmante è poter finalmente testare questa ipotesi in modo legittimo.
Il team sta ora lavorando a una simulazione migliorata, capace di rappresentare meglio il comportamento delle nuvole in fase di collasso. E Barnes ritiene che il modello potrebbe anche aiutare a studiare sistemi più complessi, con tre o più corpi connessi. Con le future missioni della NASA pronte a esplorare regioni sempre più remote, è molto probabile che altri mondi a forma di pupazzo di neve vengano scoperti. La Fascia di Kuiper, a quanto pare, ha ancora parecchie sorprese in serbo.
