Una nuova luna per la Terra

Che la Luna sia l’unico satellite naturale della Terra è un dato di fatto. In realtà, volendo essere pignoli, andrebbe aggiunto l’aggettivo “permanente“. In effetti la Terra sta per acquisire una seconda luna temporanea: si tratta del piccolo asteroide near-Earth 2020 SO che, per circa 3 mesi, orbiterà attorno al nostro pianeta. Si tratta di un evento raro ma non eccezionale: negli ultimi 30 anni il fenomeno delle lune temporanee terrestri si è verificato già più di una volta.

Un po’ di storia

Era il 6 novembre 1991 quando venne scoperto 1991 VG, un piccolo asteroide near-Earth con un’orbita eliocentrica molto simile a quella della Terra. Fu il primo esempio – mai osservato – di asteroide avente una bassa velocità relativa con il nostro pianeta e quindi potenzialmente in grado di essere catturato temporaneamente dalla gravità terrestre. La scoperta diede il via al dibattito sulla sua origine: poteva essere il primo di una nuova classe di asteroidi near-Earth, un ejecta di qualche cratere lunare scagliato nello spazio, lo stadio di un razzo di qualche missione lunare oppure uno space debris. Ora sappiamo che, per circa un mese a cavallo fra il 1991 e il 1992, 1991 VG divenne una seconda luna temporanea della Terra per circa un mese. Altri asteroidi noti e dinamicamente simili a 1991 VG sono gli asteroidi near-Earth 2001 GP2, 2008 UA202 e 2014 WA366, anch’essi destinati – prima o poi – a diventare satelliti naturali temporanei terresti.

Fra gli altri esempi di satelliti temporanei si può citare l’asteroide 2006 RH120, in orbita polare temporanea attorno alla Terra dal luglio 2006 al luglio 2007 e l’asteroide 2020 CD3, satellite temporaneo circa dal 2016 al maggio 2020.

La scoperta di 2020 SO

Il 17 settembre 2020 il telescopio Pan-STARRS 1 ha scoperto un nuovo asteroide che il giorno successivo, dopo le conferme di routine, è stato denominato ufficialmente 2020 SO dal Minor Planet Center. In base alla luminosità misurata al telescopio, le dimensioni stimate vanno da 4 a 12 metri di diametro (a seconda del valore di riflettività che si assume), quindi si tratta di un piccolo asteroide, uno fra i milioni che si stimano essere in orbita attorno al Sole. Dal punto di vista orbitale 2020 SO è un asteroide near-Earth di tipo Apollo, ossia avente l’orbita prevalentemente esterna a quella terrestre. Quest’ultima è a bassissima eccentricità e quasi giacente sull’Eclittica: in pratica 2020 SO segue un’orbita molto simile a quella della Terra (vedi Fig. 1). Come near-Earth non è un asteroide pericoloso, però ha una particolarità: la velocità relativa alla Terra è molto bassa, dell’ordine di 0,5 km/s. Si tratta di un valore paragonabile alla velocità orbitale della Luna che vale circa 1 km/s. Un asteroide con un delta-V così basso sarebbe facilmente esplorabile con un razzo lanciato da terra.

Figura 1 – Simulazione numerica dell’orbita eliocentrica seguita da 2020 SO (in rosso), dal 1 ottobre 2020 al 1 dicembre 2021. L’orbita in nero è quella della Terra, il puntino verde al centro è il Sole (A. Carbognani/ORSA).

Come diventare un satellite temporaneo della Terra

Attualmente (24 ottobre 2020), 2020 SO è a soli 2,1 milioni di km dalla Terra e si sta avvicinando al nostro pianeta. Verso la fine di novembre 2020 l’asteroide entrerà nella sfera di Hill della Terra e verrà catturato temporaneamente in orbita geocentrica diventando, per circa 3 mesi, una seconda luna. La sfera di Hill di un pianeta è quella regione all’interno della quale la forza di gravità del pianeta è superiore a quella del Sole e il moto di un terzo corpo dipenderà in prevalenza dal pianeta mentre il Sole agirà come un corpo perturbatore. In pratica la sfera di Hill è la regione all’interno del quale può esistere un satellite del pianeta. Nel caso della Terra il raggio della Sfera di Hill vale circa 1,5 milioni di km.
Durante la sua traiettoria geocentrica attorno alla Terra, 2020 SO effettuerà un primo flyby il 1° dicembre 2020 ad una distanza nominale di circa 55.000 km. Passati circa due mesi farà un secondo flyby intorno al 2 febbraio 2021, a una distanza nominale di circa 220.000 km. Dopo questo secondo passaggio ravvicinato l’asteroide si allontanerà definitivamente dalla Terra, uscirà dalla sfera di Hill terrestre e tornerà in orbita attorno al Sole (Fig. 2).

Pur arrivando molto vicino al nostro pianeta, 2020 SO sarà assolutamente invisibile a occhio nudo perché, anche alla minima distanza dalla Terra, brillerà come un astro di mag apparente +14,3. Quindi, per poterlo osservare visualmente, sarà necessario un telescopio da almeno 20-25 cm di apertura (Fig. 5 e 6). Ovviamente sarà possibile riprenderlo con un piccolo telescopio abbinato a una camera CCD/CMOS. Chi si aspettava di vedere lo spettacolo di due lune in cielo resterà deluso, ma sarebbe una buona occasione per inviare una sonda a esplorare la superficie dell’asteroide e a prelevarne dei campioni, un po’ come sta facendo la missione Osiris-REX con l’asteroide Bennu.

Asteroide o space junk?

Considerata l’orbita molto simile a quella della Terra e la bassa velocità relativa con il nostro pianeta non è da escludere che 2020 SO sia un oggetto artificiale, come ad esempio lo stadio di qualche razzo utilizzato per le missioni lunari. In effetti, da recenti analisi delle posizioni astrometriche fatte a metà novembre risulta che non solo 2020 SO è soggetto alla forza di gravità sia del Sole sia della Terra, ma è anche sensibile alla pressione esercitata dalla radiazione solare. Si tratta di una forza di tipo non-gravitazionale che agisce su tempi scala brevi solo sugli oggetti più leggeri. Questo indica che il rapporto massa/superficie di 2020 SO è molto basso, ossia che si tratta di un oggetto presumibilmente cavo al suo interno. Date le dimensioni di alcuni metri, l’ipotesi più probabile per spiegare questa caratteristica è che si tratti proprio di un relitto delle missioni lunari. L’analisi spettroscopica della sua superficie nei giorni attorno ai flyby potrà chiarire questo punto.

Figura 2 – Simulazione numerica della traiettoria geocentrica che 2020 SO descriverà attorno alla Terra (linea rossa). Il cerchio nero è l’orbita della Luna, la Terra – non visibile a questa scala – si trova nel suo centro (A. Carbognani/ORSA).
Figura 3 – L’orbita geocentrica di 2020 SO integrata numericamente come nella immagine precedente, ma con il Sole tenuto fisso a sinistra. L’asteroide viene catturato entrando dal punto Lagrangiano L2 e uscirà dal punto L1 (A. Carbognani/ORSA).

Un’orbita finale modificata

Come abbiamo accennato, dopo il periodo dell’interazione gravitazionale con la Terra, nella seconda metà di febbraio 2021, l’asteroide uscirà dalla sfera di Hill terrestre e tornerà in orbita attorno al Sole, ma l’orbita eliocentrica non sarà più quella di prima.

Ad esempio, il periodo di rivoluzione da 386 giorni che era si ridurrà a 342 giorni (Fig. 4), mentre il semiasse maggiore da 1,04 UA passerà a 0,96 UA. Non rivedremo tanto presto 2020 SO nei paraggi della Terra, con l’orbita modificata: il prossimo flyby ci sarà solo nel gennaio 2036.

Figura 4 – Il periodo orbitale eliocentrico di 2020 SO subirà delle notevoli oscillazioni durante l’interazione gravitazionale con la Terra e, alla fine, si ridurrà di circa 40 giorni rispetto al valore pre-interazione (A. Carbognani/ORSA).
Figura 5 – L’asteroide 2020 SO – indicato dal cerchietto rosso – ripreso la notte del 18 ottobre 2020 a circa 2,25 milioni di km dalla Terra con il telescopio “G.D. Cassini” della stazione di Loiano dell’INAF-OAS (A. Carbognani/INAF).
Figura 6 – Una somma delle immagini dell’asteroide 2020 SO – indicato dal cerchietto rosso – riprese la notte del 18 ottobre 2020 con il telescopio “G.D. Cassini” della stazione di Loiano dell’INAF-OAS. Le strisce sono le stelle di fondo, il puntino è l’asteroide con una magnitudine apparente di + 20,5 (A. Carbognani/INAF).

Rispondi

Inserisci i tuoi dati qui sotto o clicca su un'icona per effettuare l'accesso:

Logo di WordPress.com

Stai commentando usando il tuo account WordPress.com. Chiudi sessione /  Modifica )

Google photo

Stai commentando usando il tuo account Google. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto Twitter

Stai commentando usando il tuo account Twitter. Chiudi sessione /  Modifica )

Foto di Facebook

Stai commentando usando il tuo account Facebook. Chiudi sessione /  Modifica )

Connessione a %s...