I satelliti spia hanno confermato la nostra scoperta della prima meteora da oltre il sistema solare Notizie e ricerche

L’8 gennaio 2014, alle 17:05:34 UT, una roccia delle dimensioni di un metro dallo spazio ha attraversato il cielo al largo della costa dell’isola di Manus, in Papua Nuova Guinea, bruciando con un’energia equivalente a circa 110 tonnellate di TNT e la pioggia di detriti nelle profondità dell’Oceano Pacifico. Palle di fuoco di dimensioni simili non sono eventi rari nei cieli della Terra; infatti, alcune dozzine si verificano ogni anno. Ma ciò che era insolito in questa particolare meteora era l’altissima velocità e la direzione insolita con cui incontrava il nostro pianeta, il che suggeriva collettivamente che provenisse dallo spazio interstellare.

I sensori su un satellite riservato del governo degli Stati Uniti progettato per rilevare i lanci di missili stranieri erano gli unici testimoni conosciuti della palla di fuoco. Grazie a una partnership tra il Dipartimento della Difesa e la NASA, i dati che descrivono l’evento sono stati infine condivisi su un database pubblico ospitato dal Center for Near Earth Object Studies (CNEOS) all’interno del Jet Propulsion Laboratory dell’agenzia spaziale, insieme a dati per più di 900 altre palle di fuoco registrate dai sensori del governo degli Stati Uniti tra il 1988 e oggi. I dati per questi eventi includono date, orari, latitudini, longitudini, altitudini, velocità, componenti di velocità tridimensionali ed energie per ciascuno. In particolare, dal database sono omesse le incertezze per la maggior parte di queste misurazioni, presumibilmente per garantire che le soglie di precisione per le capacità di rilevamento globali degli Stati Uniti non vengano divulgate, poiché queste informazioni potrebbero essere potenzialmente sfruttate da avversari.

Il mio coinvolgimento con questa meteora risale all’aprile 2019, quando il mio consulente accademico ad Harvard, l’astrofisico Avi Loeb, ha portato alla mia attenzione il catalogo delle palle di fuoco CNEOS. A quel tempo, lui e io eravamo circa otto mesi nei nostri studi sui dati relativi a ‘Oumuamua, l’oggetto identificato nell’ottobre 2017 come il primo visitatore interstellare noto del sistema solare. Poiché ‘Oumuamua ha avuto origine dall’esterno del sistema solare, ciascuna delle sue proprietà, inclusa la sua stessa rilevazione, ha trasmesso informazioni precedentemente inaccessibili sul nostro vicinato cosmico. Con il patrimonio di conoscenze portato dai visitatori interstellari in primo piano nelle nostre menti, Loeb ed io stavamo valutando la possibilità di trovarne altri da studiare e i dati CNEOS sembravano promettenti. In pochi giorni, avevo identificato la palla di fuoco dell’isola di Manus del 2014 come una potenziale meteora interstellare candidata. Loeb ha quindi suggerito di utilizzare la velocità dell’impatto combinata con la conoscenza della cinematica delle popolazioni di piccoli corpi nel sistema solare per stimare la probabilità che provenga da altrove, oltre il nostro sistema solare. Contemplando questo approccio, ho quindi proposto un metodo più preciso per derivare la traiettoria dell’oggetto che spiegasse le influenze gravitazionali del nostro sole e dei suoi pianeti. Loeb ha accettato la mia proposta e mi sono messo subito al lavoro.

Alla distanza della Terra dal Sole, qualsiasi oggetto che si muova a una velocità superiore a circa 42 chilometri al secondo si trova in un’orbita iperbolica illimitata rispetto alla nostra stella, il che significa che è troppo veloce per essere catturato dalla gravità del sole. Tutto ciò che viaggia oltre questo limite di velocità celeste locale, quindi, può provenire (e se senza ostacoli dovrebbe tornare nello) spazio interstellare. La voce CNEOS per la palla di fuoco di Manus Island del 2014 indicava che la meteora ha colpito l’atmosfera terrestre a circa 45 chilometri al secondo, molto promettente. Tuttavia, parte di questa velocità derivava dal movimento dell’oggetto rispetto alla Terra e dal movimento della Terra attorno al sole. Analizzando questi effetti con l’aiuto dei programmi per computer che ho scritto, ho scoperto che l’oggetto aveva sorpassato la Terra da dietro prima di colpire la nostra atmosfera e probabilmente aveva una velocità relativa al sole più vicina a 60 chilometri al secondo. L’orbita corrispondente che ho calcolato era chiaramente svincolata dal sole, anche se c’erano stati grandi errori di incertezza. Se i dati fossero corretti, questo evento sarebbe il primo meteorite interstellare mai scoperto. E si nascondeva in bella vista.

Affermazioni straordinarie, ovviamente, richiedono prove straordinarie. Quindi Loeb ed io abbiamo reingegnerizzato le stime degli errori di misurazione dei satelliti classificati, utilizzando dati verificati in modo indipendente su altre palle di fuoco nel database CNEOS e altrove nella letteratura scientifica. Dopo questo arduo controllo della realtà, siamo rimasti con la stessa sorprendente conclusione: la palla di fuoco del 2014 aveva chiaramente avuto origine dallo spazio interstellare. In breve tempo, abbiamo redatto un documento che riportava la nostra scoperta per la pubblicazione sottoposta a revisione paritaria.

I revisori dei giornali si sono opposti alla natura sconosciuta delle barre di errore, quindi abbiamo chiesto l’aiuto di Alan Hurd e Matt Heavner, scienziati del Los Alamos National Laboratory con autorizzazioni di sicurezza di alto livello e interessati a promuovere la collaborazione con il settore pubblico per abilitare la scienza del cielo blu. In breve tempo, Heavner si mise in contatto con l’analista anonimo che aveva ricavato le componenti della velocità della meteora dalle osservazioni classificate del satellite e che confermò che le incertezze rilevanti per ciascun valore non erano superiori al 10 per cento. Inserito nella nostra analisi degli errori, ciò implicava un’origine interstellare con una certezza del 99.999 percento, ma il documento è stato nuovamente respinto dagli arbitri, che hanno sollevato obiezioni sul fatto che la dichiarazione sulle incertezze fosse una comunicazione privata con un dipendente anonimo del governo degli Stati Uniti, e non una dichiarazione ufficiale del governo degli Stati Uniti, che Heavner ha avuto difficoltà a procurarsi. Dopo diversi ulteriori tentativi falliti di perforare il velo di segretezza con soddisfazione dei revisori della rivista, siamo passati con rammarico ad altre ricerche, lasciando non confermata la vera natura della meteora del 2014.

Un anno dopo, tuttavia, siamo stati avvicinati da Pete Worden, il presidente della Breakthrough Prize Foundation, con un’introduzione a Matt Daniels, che all’epoca lavorava per l’Ufficio del Segretario alla Difesa. Daniels aveva letto il nostro preprint sulla meteora del 2014 e desiderava aiutare a confermarne l’origine all’interno del governo degli Stati Uniti. Dopo un anno di laboriosa navigazione su più livelli della burocrazia governativa, a marzo/aprile 2022 Daniels è stata in grado di procurarsi conferma ufficiale dal tenente gen. John Shaw, vice comandante della US Space Force, e Joel Mozer, scienziato capo dello Space Operations Command del ramo, delle incertezze rilevanti – e quindi un’efficace conferma che la meteora fosse di vera origine interstellare.

Tre anni dopo la nostra scoperta originale, il primo oggetto proveniente dall’esterno del sistema solare osservato colpire la Terra, la prima meteora interstellare conosciuta, è stato ufficialmente riconosciuto. La meteora del 2014 è anche il primo oggetto interstellare registrato ad essere rilevato nel sistema solare, precedente a ‘Oumuamua di oltre tre anni, ed è uno dei tre oggetti interstellari confermati fino ad oggi, insieme a’ Oumuamua e alla cometa interstellare Borisov.

La natura interstellare dell’oggetto del 2014 ha conseguenze affascinanti. Le sue dimensioni implicano che ogni stella deve contribuire con una massa significativa di oggetti simili nel corso della sua vita per rendere probabile il rilevamento del 2014, suggerendo che ci sono molte più meteore interstellari da trovare. E la sua alta velocità rispetto alle velocità medie delle nostre stelle vicine suggerisce che potrebbe essere stato espulso dalle profondità di un altro sistema planetario, relativamente vicino alla sua stella. Ciò è sorprendente, poiché ci si aspetterebbe ingenuamente che la maggior parte degli oggetti interstellari provenga invece da regioni circumstellari molto più lontane dove le velocità di fuga sono inferiori, vale a dire le nubi di comete che esistono alla periferia di molti sistemi stellari.

Questo nuovo campo, lo studio delle meteore interstellari, ha sicuramente molto da dirci sul nostro posto nel cosmo. Ulteriori indagini sulle proprietà osservate della meteora del 2014 potrebbero rivelare nuove intuizioni sul nostro ambiente interstellare locale, specialmente se confrontate con le caratteristiche dei suoi successori, ‘Oumuamua e Borisov. I database meteorici sono maturi per ricerche successive ed esistono nuove motivazioni per costruire nuove reti di rilevamento, con particolare attenzione al rilevamento di future meteore interstellari. Osservare un incendio di una meteora interstellare in tempo reale consentirebbe lo studio della sua composizione, fornendo nuove intuizioni sulla chimica di altri sistemi planetari.

Il Santo Graal degli studi sugli oggetti interstellari sarebbe quello di ottenere un campione fisico di un oggetto che ha avuto origine dall’esterno del sistema solare, un obiettivo tanto audace quanto scientificamente rivoluzionario. Attualmente stiamo studiando se una missione sul fondo dell’Oceano Pacifico al largo della costa dell’isola di Manus, nella speranza di trovare frammenti della meteora del 2014, possa essere fruttuosa o addirittura possibile. Qualsiasi meteora interstellare sufficientemente grande scoperta in futuro dovrebbe anche produrre una pioggia di detriti, che potremmo potenzialmente rintracciare e analizzare. C’è, ovviamente, un altro approccio per ottenere campioni che, in qualità di direttore degli studi sugli oggetti interstellari per il Progetto Galileo, sono entusiasta di perseguire anche io: un appuntamento spaziale. In collaborazione con Alan Stern, il principale investigatore della missione New Horizons della NASA, abbiamo ora ricevuto finanziamenti per sviluppare un concetto per una missione spaziale su qualche futuro oggetto interstellare.

Come conchiglie esotiche, questi messaggeri delle stelle sono scesi a riva sulla nostra spiaggia planetaria per miliardi di anni, ognuno dei quali porta i segreti delle loro e delle nostre origini cosmiche. Ora, finalmente, stiamo iniziando a pettinare la battigia.

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