A volte gli astronomi scoprono oggetti insoliti, corpi celesti che sembrano sfuggire a qualsiasi categoria nota. Questo è sicuramente il caso di 2014 UN271, un "corpo minore" il cui nome tradisce l'anno della scoperta, risalente a ben 7 anni fa. Eppure, la sua reale orbita e le dimensioni sono state comprese solo da poco, e risultano davvero peculiari.
Come racconta uno dei due scopritori, l'astrofisico Pedro Bernardinelli (brasiliano ma di chiara discendenza italica), questo oggetto è stato scoperto nell'ambito di una ricerca durata 6 anni e rivolta a identificare nuovi TNO (Trans-Neptunian Objects) all'interno dell'enorme archivio di immagini raccolte nel progetto DES. Quella in corso è la seconda rassegna dei dati, mentre la prima, completata lo scorso anno, ha già permesso la pubblicazione di un catalogo di 316 TNO, avvistati in un'area ampia ben 5000 gradi quadrati, il 12% dell'intera volta celeste.
Le osservazioni sono state condotte con una apposito sensore detto "DEC-Cam", composto da ben 74 CCD nel fuoco del telescopio di 4m "Cerro Tololo Inter-American Observatory" (CTIO), sulle Ande. In totale, ad ogni esposizione viene ripresa un'immagine da 570 Mpixel su una regione celeste che si estende come 14 lune piene.
Il telescopio Blanco, con la sua datata montatura equatoriale; nel riquadro in alto a sinistra, la schiera di sensori CCD vista attraverso l'enorme lente correttrice di 1 metro - Credits: The Dark Energy Survey / CTIO
Il progetto DES, come recita l'acronimo che sta per "Dark-Energy Survey", è una collaborazione internazionale rivolta allo studio approfondito dell'enigmatica energia oscura, per capirne la natura e l'evoluzione nel tempo. A questo scopo, dal 2013 al 2019, per 758 notti sono state riprese migliaia di immagini di 300 milioni di galassie più o meno lontane, utilizzando 5 differenti filtri. Una frazione del tempo è stata dedicata anche a monitorare porzioni ristrette del cielo, alla ricerca di fenomeni transienti come le supernove. Un altro campo che ha beneficiato della ricerca è stato appunto quello della ricerca di corpi minori lontani, i suddetti trans-nettuniani che popolano le regioni più esterne del Sistema Solare, ovvero la Fascia di Kuiper e, più lontano, la Nube di Oort. Si tratta di oggetti estremamente deboli e con un movimento lento, per i quali le normali survey automatizzate rivolte alla scoperta dei NEO non sono efficaci. Infatti, la ricerca da cui è scaturita la scoperta di cui stiamo parlando ha preso in esame qualcosa come 80000 immagini e la loro elaborazione ha richiesto oltre 15 milioni di ore CPU!
Arriviamo così al nostro 2014 UN271, immortalato per la prima volta in una sera di ottobre 2014, come una stellina di magnitudine 22,5 (nel rosso) tra le costellazioni dello Scultore de della Fornace. Da allora è stato "ripescato" dal telescopio CTIO più volte, in tutto 37 osservazioni nell'arco di 4 anni, durante i quali si è spostato sulla volta celeste di 10,3° aumentando solo leggermente la sua luminosità. Utilizzando queste osservazioni, il già citato Bernardinelli, insieme al collega G. Bernstein, hanno ricostruito con discreta precisione l'orbita, che risulta estremamente allungata e fortemente inclinata. In pratica, il semiasse maggiore sarebbe 20500 (±300) AU, mentre l'eccentricità è risultata pari a 0.999477 (±0.00007), un'orbita quasi parabolica; infine, l'inclinazione sull'eclittica è circa 95,5°, di fatto un moto retrogrado rispetto a quello della Terra. Secondo le stime di MPEC e JPL, il perielio si trova poco oltre l'orbita di Saturno (a 10,95 Unità Astronomiche dal Sole), mentre l'afelio cade addirittura in piena nube di Oort: l'ultimo è avvenuto ben 1,39 milioni di anni fa, a 39400 (±1200) AU dal Sole, mentre nel prossimo, a causa delle perturbazioni planetarie, giungerà addirittura tra 2,27 milioni di anni, a 54600 (±2300) AU, che corrispondono a 0,86 anni luce! Questa distanza spaventosa implica che l'oggetto è pochissimo legato al Sole e potrebbe facilmente finire nello spazio interstellare, magari a causa di deboli perturbazioni stellari; con altrettanta facilità, potrebbe trattarsi di un oggetto di provenienza interstellare, magari catturato durante un incontro ravvicinato tra il Sole e un'altra stella, milioni di anni fa; ma potrebbe anche trattarsi di un oggetto primordiale, nato nella nube di Oort insieme al Sistema Solare e scagliato su un'orbita fortemente eccentrica proprio da tali perturbazioni. Quest'ultima è l'ipotesi preferita dagli stessi scopritori, che hanno effettuato una "integrazione" preliminare dell'orbita sul lungo periodo, tenendo conto anche delle forze galattiche mareali, concludendo che l'oggetto è su una traiettoria comunque stabile e primordiale.
Ora 2014 UN271 si sta effettivamente avvicinando al perielio e la sua distanza attuale è di poco superiore alle 20 Unità Astronomiche dal Sole (si veda la figura in apertura). A fine gennaio 2031, giungerà al perielio con una velocità di 12,7 km/s e in seguito attraverserà l'eclittica diventando un oggetto del cielo settentrionale. La sua magnitudine, in prossimità del perielio, arriverà a 18,3 a meno che, nel frattempo, l'oggetto non sviluppi una qualche attività di tipo cometario che lo renderebbe più appariscente. Per ora, racconta lo stesso Bernardinelli, l'oggetto appare puntiforme e non ci sono evidenze di una chioma di gas o polvere attorno ad esso (si veda l'inserto nella figura d'apertura). Le dimensioni, infine, sulla base della luminosità e del colore decisamente rossastro, potrebbero cadere tra i 130 e i 370 km di diametro, assumendo una albedo compresa tra 1% e 8%; il valore più probabile è di circa 160 km, decisamente grande per una cometa, anche se si stima che la grande cometa Sarabat del 1729 potesse avere dimensioni confrontabili; insieme ad essa, sarebbe l'oggetto noto più grande proveniente dalla nube di Oort e potrebbe addirittura avvicinarsi alle dimensioni di un pianeta nano!
In rosso, l'orbita di trasferimento dalla Terra a 2014 UN271, con un fly-by a velocità relativa di 13,2 km/s, - Credits: M.West
Sicuramente, 2014 UN271 è un corpo interessante, che varrebbe la pena esplorare da vicino. Molti staranno già pensando "perchè non si organizza subito una bella missione spaziale diretta a questo oggetto, magari anche solo un fly-by"? La simulazione mostrata qui sopra illustra in effetti la possibile traiettoria e le tempistiche di una simie missione, con un lancio nel 2024 e l'arrivo previsto dopo quasi 9 anni, un paio di anni dopo il perielio, esattamente quando l'oggetto intersecherà il piano dell'eclittica. Purtroppo, date le tempistiche ristrette e data la distanza ragguardevole, è molto improbabile che una simile impresa possa venire realizzata perchè richiederebbe un tempo di progettazione e costruzione inferiore ai 3 anni e una spinta iniziale enorme (quasi 11 km/s di velocità addizionale), senza poter sfruttare alcun gravity assist!
Aggiornamento della tarda mattinata del 22 giugno 2021: Luca Buzzi, insieme a due colleghi. è riuscito a fotografare una attività di tipo cometario utilizzando un telescopio da 51 cm in Namibia, controllato remotamente. Qui sotto vediamo il risultato della somma di 45 immagini da 90 secondi (per un totale di oltre un'ora di esposizione). A sinistra le singole esposizioni sono "registrate" (ovvero sommate) in modo da avere l'oggetto fermo e le stelle in movimento mentre a destra 2014 UN271 appare mosso.
Credits: Luca Buzzi, Andrea Aletti, Lukas Demetz - SkyGems Remote Telescope
Guardando le de immagini, in realtà, la chioma non è affatto evidente. Ho cercato di renderla meglio visibile nel dettaglio seguente, dove a sinistra abbiamo l'immagine "puntiforme" di una stella di luminosità molto simile a quelle di 2014 UN271, che appare a destra; le freccette rosse evidenziano un accenno di chioma, che si estende fino a 15 secondi d'arco dal nucleo, pari a circa 200000 km alla distanza a cui si trova ora l'oggetto. La magnitudine integrata è stata stimata pari a 18,8.
Credits: come sopra - Processing: Marco Di Lorenzo
Aggiornamento del 23 giugno 2021: nuove osservazioni condotte ieri con il telescopio da 1 m di Las Cumbres confermano l'attività cometaria scoperta da Buzzi e altri; tuttavia, in questo caso la chioma è sensibilmente più compatta (circa 4 secondi d'arco) e la luminosità integrata è minore (magnitudine 19,8), dimostrando comunque un aumento di luminosità più rapido del previsto, ulteriore conferma della natura cometaria dell'oggetto. Le nuove misure astrometriche (32 in tutto, escludendone alcune) hanno consentito di affinare anche l'orbita; ora la distanza di apogeo si è sensibilmente ridotta ma cade sempre nella regione più popolata della nube di Oort e questo suggerisce che l'oggetto sia una "nuova cometa" che visita per la prima volta il Sistema Solare interno. Inoltre, Sam Deen ha calcolato le possibili future occultazioni stellari da parte di 2014 UN271, da confermare con analisi più accurate indipendenti. Ce ne sarebbe una a breve scadenza il 6 luglio, con una stella di magnitudine 14,5, visibile in Australia, Borneo e Filippine; un'altra notevole dovrebbe verificarsi nell'aprile 2028 e sarà visibile anche in Europa; in quella occasione, verrà occultata una stella di magnitudine 12,6 per una durata (stimata) di 8 secondi e questo dovrebbe consentire di valutare meglio dimensioni e forma del nucleo, oltre alla densità della chioma; questo è il percorso previsto dell'ombra.
Aggiornamento del 24 giugno 2021: l'oggetto è stato ribattezzato cometa Bernardinelli-Bernstein. I nuovi elementi orbitali, basati su un numero nettamente più elevato di osservazioni (58) su un intervallo ampliato a 7 anni, sono decisamente più precise e hanno riportato la distanza massima a quasi 1 anno luce:
Credits: NASA/JPL/SSD - Processing: Marco Di Lorenzo
In realtà, se vediamo l'evoluzione degli elementi orbitali nel tempo, secondo il JPL la distanza all'afelio era sui sui 39500 UA nell'orbita passata e sarà quasi 55000 UA nella prossima. Addirittura, secondo il Minor Planet Center, l'orbita futura risulta iperbolica anche se di poco (e=1,0007 al momento del perielio) e quindi la cometa sarebbe destinata a perdersi nello spazio interstellare!
Aggiornamento del 30 giugno 2021: nonostante il grande interesse destato, per ora non ci sono nuove osservazioni della cometa; sono però disponibili queste due immagini, la prima è una delle "discovery images" della Dark Energy Survey (DES) e risale a Ottobre 2017, quando la cometa era a 25 UA di distanza. L'altra, a destra, è invece recente (27 giugno) e mostra un accenno di chioma; è stata ottenuta tramite il telescopio remoto da 61 cm CH-1 in Cile, sommando 13 riprese da 4 minuti ciascuna.
Credits: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Bernardinelli & G. Bernstein (UPenn)/DESI Legacy Imaging Surveys. Acknowledgments: T.A. Rector, M. Zamani, J. Miller - E. Guido, M. Rocchetto, E. Bryssinck, M. Fulle, G. Milani, C. Nassef, G. Savini, A. Valvasori. - Processing: Marco Di Lorenzo
Aggiornamento del 7 luglio 2021: finalmente sono stati ricalcolati i parametri dell'orbita alla luce delle ultime osservazioni; ora le incertezze si sono nettamente ridotte e la distanza dell'afelio passato è cresciuta ancora, addirittura quasi 1,4 anni luce (con una incertezza del 10% soltanto).
Credits: NASA/JPL/SSD - Processing: Marco Di Lorenzo
In particolare, la cometa è stata ritrovata anche nelle osservazioni del satellite TESS della NASA fatte nell'autunno 2018 e pare che già allora fosse attiva, esibendo una chioma alla distanza di 23,8 unità astronomiche dal Sole.
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