Il cianogeno della cometa Borisov

In una precedente news abbiamo parlato della scoperta, avvenuta il 30 agosto 2019, della prima cometa interstellare la 2I/Borisov. In breve, si tratta di una cometa che non appartiene al Sistema Solare perché si muove su un’orbita iperbolica, ossia aperta, a elevata eccentricità (e = 3,34 ± 0,01). In questo momento la Borisov si trova alla distanza eliocentrica di 2,46 UA (1 UA = 150 milioni di km), è in avvicinamento sia alla Terra, sia al Sole ed è visibile all’alba nella costellazione del Leone. Si tratta di un corpo celeste che non sarà mai visibile a occhio nudo e resterà sempre molto debole: per la sua osservazione è necessario un telescopio da almeno 20 cm di diametro abbinato a una buona camera CCD.

Trovare oggetti di origine interstellare non è affatto strano. I modelli di formazione del Sistema Solare suggeriscono che un gran numero di planetesimi furono espulsi nello spazio dai pianeti giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno durante la loro formazione e migrazione orbitale. La maggior parte di questi planetesimi, essendosi formata alla periferia del Sistema Solare primordiale, era ghiacciata (ossia simile al nucleo di una cometa) e solo una piccola parte era costituita da oggetti rocciosi (asteroidi). Supponendo che processi simili abbiano avuto luogo altrove nella Galassia, ci si aspetta che esista un gran numero di corpi minori che sta vagando nello spazio interstellare e che alcuni stiano attraversando il Sistema Solare. In effetti la Borisov è già il secondo oggetto interstellare scoperto, il primo è stato l’asteroide ‘Oumuamua nel 2017.

Trattandosi di una cometa aliena, tutti i maggiori telescopi vengono progressivamente puntati verso questo corpo celeste per analizzarne la radiazione elettromagnetica emessa così da capire se ci sono differenze rispetto alle comete del nostro sistema planetario. In effetti, la scoperta degli Oggetti Interstellari che attraversano il Sistema Solare offre l’opportunità, unica nel suo genere, di comprendere i processi chimico-fisici coinvolti nella formazione planetaria di sistemi extrasolari. Che cosa sia fisicamente una cometa e che tipo di radiazione può emettere nello spazio ne abbiamo già parlato diffusamente nel caso della  46P/Wirtanen, la cometa del Natale 2018, quindi non mi ripeterò. Se lo desidera, il lettore può consultare la relativa news.

Osservazioni fotometriche a banda larga fatte pochi giorni dopo la scoperta hanno mostrato che la Borisov possiede dei colori simili alle comete “nostrane” con una coma composta prevalentemente da polvere (Guzik et al., 2019). Recentemente invece, alcuni spettri ripresi da La Palma il 20 settembre 2019 con il William Herschel Telescope da 4,2 m di diametro usando lo spettrografo ISIS mostrano le righe di emissione del cianogeno, CN, alla lunghezza d’onda di circa 388 nm (Fig. 1). Il cianogeno è un gas infiammabile e tossico, piuttosto comune nella chioma delle comete.

Spettro_Borisov
Figura 1 – Lo spettro della cometa 2I/Borisov ripresa con il William Herschel Telescope il 20 settembre 2019. Nel grafico superiore c’è il contributo di polvere e gas, in quella inferiore è stata tolta la radiazione solare riflessa dalla polvere in modo da rendere meglio visibile l’emissione per fluorescenza della componente gassosa (Credits: Fitzsimmons et al., 2019).

L’osservazione è stata particolarmente delicata perché la cometa era bassa sull’orizzonte ed era presente anche un leggero velo di nubi. Il tasso stimato di produzione di molecole di cianogeno è di 3,7 ⋅1024 molecole al secondo. Supponendo che questo gas sia creato solo attraverso la fotodissociazione dell’HCN (acido cianidrico) a causa della radiazione UV del Sole, questo sarebbe anche il tasso di sublimazione della molecola genitore dal nucleo. Non sono state rilevate le tipiche bande di Swan dovute alla molecola del carbonio, il C2. Queste bande di emissione dominano lo spettro cometario fra 470 e 563,5 nm (nella regione ciano-verde del visibile) e sono quelle che conferiscono il caratteristico colore verde alla chioma delle comete. Con i dati attuali si può solo mettere un limite superiore alla produzione del carbonio molecolare: 4 ⋅1024 molecole al secondo.

Da queste osservazioni si deduce che la 2I/Borisov a 2,7 UA dal Sole sembra essere simile, anche se leggermente meno attiva, di molte comete a lungo periodo osservate a distanze paragonabili. Questo comportamento è più tipico delle comete a breve periodo, che hanno già fatto parecchi passaggi al perielio e quindi si sono impoverite di elementi volatili. Se si assume che il rapporto CN/OH (OH è il radicale dovuto alla fotodissociazione dell’acqua) sia quello tipico delle comete del Sistema Solare, dai modelli per i nuclei cometari si può stimare la dimensione del nucleo, se si ipotizzano i valori di albedo, emissività, densità del nucleo, proprietà della polvere e frazione attiva della superficie del nucleo. Le stime oscillano fra 1,5 e 7 km di diametro, a seconda dei parametri che si assumono: anche questo un range ragionevole per un tipico nucleo cometario,

In conclusione, al momento la 2I/Borisov non appare significativamente diversa dalle comete del Sistema Solare. La Borisov appare povera di elementi volatili e ricca di polveri, probabilmente perché – nella sua storia – ha già subito processi di sublimazione che l’hanno impoverita degli elementi più leggeri. Se non fosse per la sua natura interstellare, difficilmente avrebbe attratto l’attenzione degli astronomi.

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