Secondo la maggior parte degli standard, lo spazio è estremamente vuoto, contenente in media solo un protone per quattro metri cubi di volume. In questo oceano cosmico, così incomprensibilmente desolato e vasto, intere galassie sono simili a macchie sparse di schiuma marina—per non parlare delle stelle, dei pianeti e di altri oggetti minori che svaniscono nell’insignificanza contro il vuoto. Per gruppi casuali di materia alla deriva nel profondo per trovare in qualche modo l’un l’altro sembra rasentare il miracoloso.
Eppure si trovano l’un l’altro, e in numeri sorprendenti. Stelle e pianeti lanciano abitualmente oggetti più piccoli nello spazio interstellare come conseguenza inevitabile della meccanica orbitale. E la recente scoperta di ‘Oumuamua—un oggetto interstellare misterioso e primo nel suo genere spiato per caso quando è passato vicino al nostro sole l’anno scorso-lo conferma. Le estrapolazioni statistiche suggeriscono che un quadrilione di trilioni di oggetti simili possono nascondersi ancora invisibili negli spazi bui tra le stelle della Via Lattea, così tanti che dovrebbe sempre esserci un passante così lontano che vola attraverso la sfera nozionale delimitata dall’orbita terrestre attorno alla nostra stella. Con una dimensione stimata di circa mezzo chilometro, ‘ Oumuamua rappresenta per certi aspetti la punta dell’iceberg interstellare; proprio come i granelli di sabbia superano di gran lunga le grandi rocce su una spiaggia, per ogni corpo di dimensioni di ‘Oumuamua che vaga per la galassia ci dovrebbero essere molti, molti più oggetti ancora più piccoli. Gli scienziati sanno già di molti microscopici immigrati interstellari-raggi cosmici e macchie di polvere di stelle di dimensioni micron che occasionalmente colpiscono veicoli spaziali-ma a parte ‘Oumuamua, nulla di più grande è mai stato definitivamente trovato.
Ora due ricercatori—Avi Loeb, cattedra di astronomia presso l’Università di Harvard, e Harvard laurea Amir Siraj—dicono che è cambiato, sostenendo che una modesta meteora osservata nel gennaio 2014 era in realtà un emarginato da un’altra stella. Dettagliano il loro risultato in una preprint presentata per la pubblicazione peer-reviewed nell’Astrophysical Journal Letters. Se confermato, la scoperta potrebbe aiutare ad aprire una nuova frontiera nel rilevamento e nello studio di meteore interstellari.
Un’affermazione iperbolica
“Gli approcci precedenti a questo problema erano come cercare le chiavi sotto un lampione, dove il nostro sole è la lampada che illumina l’ambiente circostante e il passaggio di oggetti interstellari sono le chiavi”, spiega Loeb. “Questa è una buona tecnica-è così che è stato trovato’ Oumuamua-ma ti limita davvero, in particolare nel cercare di capire la composizione di un oggetto.”
Per il loro studio, Loeb e Siraj hanno utilizzato un metodo diverso, alla ricerca di prove di oggetti interstellari in più di tre decenni di dati del Center for Near Earth Object Studies (CNEOS), un catalogo globale gestito dalla NASA di meteore rilevate da reti di sensori governativi statunitensi.
Poiché ci dovrebbero essere molti più oggetti interstellari di dimensioni più piccole, Loeb dice: “c’è una buona probabilità che ci sembrino meteore, poiché le probabilità che si intersechino con la Terra sono più alte.”Monitorare la scia luminosa di una meteora mentre brucia nell’atmosfera del nostro pianeta può rivelare non solo le dimensioni e la composizione dell’oggetto, ma anche la sua traiettoria e velocità rispetto alla Terra e al sole. Se la velocità di entrata dedotta da una meteora supera circa 42 chilometri al secondo—la velocità di fuga del sistema solare nelle vicinanze della Terra-la sua traiettoria potrebbe essere considerata “iperbolica”, il che significa che potrebbe essere stato un passante interstellare “non legato” che si muove troppo velocemente per essere catturato dalla gravità del sole.
Solo un evento nel database CNEOS ha soddisfatto i criteri conservatori di Loeb e Siraj: una palla di fuoco al largo della costa della Papua Nuova Guinea l ‘ 8 gennaio 2014. Secondo l’analisi della coppia dei dati del CNEOS, la meteora era di mezzo metro e ammassava quasi 500 chilogrammi, entrando nell’atmosfera terrestre a quasi 44 chilometri al secondo prima di esplodere in alto sopra l’Oceano Pacifico. Significativamente, la traccia della meteora ha mostrato che non aveva avuto un impatto frontale sulla Terra, come ci si potrebbe aspettare da un oggetto in rapido movimento ma nativo in un’orbita retrograda attorno alla nostra stella. Invece sembrava aver piombato da dietro, superando il nostro pianeta mentre la Terra si muoveva intorno al sole, suggerendo che la sua velocità effettiva rispetto al nostro sistema solare era stata in eccesso di vesciche di 60 chilometri al secondo. Ricostruendo il percorso più probabile dell’oggetto verso la Terra, Loeb e Siraj non hanno trovato precedenti incontri ravvicinati con Giove o altri grandi corpi che avrebbero potuto aumentare la sua velocità.
Il caso che la meteora fosse una roccia proveniente da un’altra stella sembrava quasi troppo bello per essere vero, soprattutto perché i dati del CNEOS sono meglio interpretati con cautela. Le fonti primarie del catalogo sono satelliti classificati di osservazione della Terra gestiti dall’esercito americano, che possono registrare la luminosità, l’orientamento e la durata delle palle di fuoco che entrano nell’atmosfera del nostro pianeta. Per motivi di sicurezza nazionale, il governo si rifiuta di rilasciare informazioni sulle potenziali fonti di incertezza nelle misurazioni segrete dei satelliti.
“All’inizio non ci credevo”, dice Siraj. Per una settimana, lui e Loeb controllarono ripetutamente la loro analisi dei dati del CNEOS, arrivando sempre alla stessa conclusione: la meteora doveva avere un’origine interstellare. Alla fine hanno scelto di testare i loro metodi su un evento diverso, molto più ben studiato: la meteora di 20 metri che è esplosa e ha devastato la città russa di Chelyabinsk nel 2013. Utilizzando le registrazioni video della palla di fuoco di Chelyabinsk, “abbiamo derivato la sua orbita usando i nostri metodi, ed è stata una partita molto ravvicinata”, dice Siraj. “Quando l’ho visto, ho pensato:’ Oh mio dio, questo è reale.'”
Un’origine interstellare della vita?
La velocità estrema stimata della meteora non era solo molto superiore a quella degli oggetti in orbita attorno al sole, ma anche ben al di sopra di quella che sarebbe stata tipica di altri sistemi vicini che vorticavano attraverso il sottile disco stellato della Via Lattea. Questo, dice Loeb, significa che le sue presunte origini interstellari sono decisamente esotiche. “O proveniva da una stella nel disco spesso della galassia”, dice, ” o proveniva dal disco sottile della galassia, dalle regioni interne di un sistema planetario in cui gli oggetti orbitano a velocità più elevate.”
L’analisi della coppia suggerisce anche oggetti interstellari di questa scala colpiscono la Terra almeno una volta ogni decennio—il che significa forse quasi mezzo miliardo è piovuto sul nostro pianeta durante la sua storia di 4,5 miliardi di anni. Le stelle vicine alla nostra dovrebbero espellere ovunque tra 0,2 e 20 masse terrestri di tali oggetti nel corso della loro vita, stimano Loeb e Siraj—e in qualsiasi momento, dell’ordine di un milione dovrebbe essere da qualche parte all’interno dell’orbita terrestre attorno al sole.
Tali possibilità comportano profonde implicazioni. “Alcuni di questi oggetti potrebbero potenzialmente trasferire la vita tra sistemi planetari”, dice Loeb, riferendosi a un’ampia teoria nota come panspermia (greco antico per “tutti i semi”) che postula che la vita sia iniziata nello spazio esterno e possa facilmente migrare tra i pianeti. In linea di principio, i microbi alieni riparati all’interno di rocce fatte saltare nello spazio da un gigantesco impatto su un mondo vitale potrebbero sopravvivere a un viaggio interstellare e a un’entrata infuocata nell’atmosfera di un pianeta. Alcuni ricercatori hanno ipotizzato che questo potrebbe anche spiegare la nascita precoce della vita sulla Terra, che la documentazione fossile suggerisce si è verificato con rapidità scioccante più di quattro miliardi di anni fa, praticamente non appena il nostro pianeta è diventato abbastanza fresco per ospitare acqua allo stato liquido. “Se questa meteora è davvero interstellare, mostra una prova di concetto”, dice Loeb. “Certo, è bruciato, ma quelli più grandi e rari non lo faranno. E non abbiamo bisogno di un impatto ogni decennio per seminare la Terra primitiva.”
Anche se la meteora di Loeb e Siraj fosse riuscita a raggiungere la superficie terrestre, tuttavia, altri esperti nel tema arcano della panspermia suggeriscono che non avrebbe portato nulla a vivere con essa. “Più probabilmente, questo oggetto non proviene da un corpo abitabile (molto meno abitato), ma è piuttosto un pezzo di un corpo congelato simile a una cometa”, afferma Benjamin Weiss, scienziato planetario ed esperto di meteoriti presso il Massachusetts Institute of Technology. Più fondamentalmente, Weiss dice, l’affermazione che questa particolare roccia spaziale fosse interstellare è problematica. “Il catalogo meteor utilizzato non riporta incertezze sulla velocità in arrivo”, osserva. “Queste incertezze devono essere quantificate prima che questa meteora possa essere accettata come interstellare.”
Incertezze sconosciute
Questa è anche la visione di Paul Chodas, direttore del catalogo CNEOS presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. “Noi di CNEOS pubblichiamo semplicemente i dati della palla di fuoco che ci vengono segnalati; non abbiamo informazioni sulle incertezze”, afferma.
Nel marzo di quest’anno, Chodas dice, lui e altri membri dello staff del CNEOS hanno segnalato la meteora Papua Nuova Guinea del 2014 come potenzialmente interstellare in base ai propri calcoli della sua orbita, ma non hanno pubblicato quel risultato a causa delle preoccupazioni sulla qualità dei dati. L’affermazione “abbastanza straordinaria” e “altamente speculativa” di Loeb e Siraj, dice, “si basa su pochi numeri che sono probabilmente altamente incerti.”(Nel loro articolo, Loeb e Siraj citano lavori precedenti che riportano che l’incertezza tipica del catalogo CNEOS per la velocità di una meteora di dimensioni metriche è inferiore a un chilometro al secondo-un offset insignificante nell’enorme velocità misurata della loro palla di fuoco interstellare candidata.)
Alla domanda sulle incertezze nel catalogo CNEOS fireball, Lindley Johnson, “planetary defense officer” della NASA, osserva che le sue voci rappresentano l’uso dei dati “in un modo in cui non è mai stato, mai originariamente previsto.”Sebbene inizialmente concepito come un semplice elenco di tempi di palla di fuoco, luoghi e livelli di energia, più di un decennio fa il catalogo ha anche iniziato a incorporare stime di velocità e direzionalità per eventi particolarmente ricchi di dati, nella speranza che i ricercatori potessero utilizzare quelle proiezioni per rintracciare i campi di detriti di meteoriti da grandi palle di Ben presto, gli analisti particolarmente audaci stavano usando quelle proiezioni per guardare indietro nel tempo, mettendo insieme le potenziali storie orbitali delle meteore per collegarle e qualsiasi meteorite che producevano a certe famiglie di asteroidi. Quello era “già allungando la credibilità nei dati oltre qualsiasi cosa veramente scientificamente valida”, dice Johnson. “Ora vuoi speculare sulla base di tali dati tenui che alcuni potrebbero essere oggetti interstellari? Questo allunga davvero la credibilità oltre il punto di rottura per me.”
Peter Brown, astronomo planetario e principale esperto di meteoriti presso la Western University del Canada, afferma che anche se il catalogo CNEOS è in media di altissima qualità, la validità di qualsiasi singolo punto di dati, in particolare per meteore più piccole, rimane discutibile. “Statisticamente, penso che le orbite e le velocità e le traiettorie derivate del catalogo vadano bene”, afferma. “Ma semplicemente non sappiamo quali sono buoni e quali sono cattivi.”Inoltre, dice Brown, delle migliaia di piccole palle di fuoco precedentemente rilevate da altre indagini indipendenti che utilizzano telecamere a terra e stazioni radar, nessuna ha chiaramente esposto una traiettoria iperbolica. “Se un decimo o un ventesimo di percentuale della popolazione fosse iperbolico come affermano Loeb e Siraj, ci si aspetterebbe di avere un discreto numero di iperbolici nei dati delle reti terrestri-ma non lo vediamo.”
Anche così, Brown aggiunge, ” è una cosa fantastica che altri provengano da discipline diverse e applichino i propri approcci a questo ricco set di dati…. I meteoriti interstellari devono colpire l’atmosfera terrestre e le palle di fuoco sono il modo naturale per cercarle. Dobbiamo solo trovarli in modo convincente, in modi che non possono essere liquidati come incertezze di misura.”
Questo, naturalmente, fa parte del grande piano di Loeb e Siraj. Il prossimo passo nella ricerca di meteore interstellari, dicono, è garantire che le palle di fuoco potenzialmente iperboliche possano essere non solo rilevate ma anche caratterizzate. Osservata con l’attrezzatura giusta, la luce di una palla di fuoco può essere scomposta in uno spettro multicolore che funge da “codice a barre” per rivelare la composizione chimica dell’oggetto—un indizio critico sul fatto che si sia formata o meno attorno al nostro sole.
“Ogni pochi anni dovremmo avere una di queste meteore iperboliche”, dice Loeb. “Se ci assicuriamo che gli osservatori stiano segnalando palle di fuoco con velocità eccessive, dovremmo essere in grado di impostare indagini spettroscopiche per ottenere lo spettro di ciascuno mentre brucia nell’atmosfera e in effetti dimostrare un’origine oltre il nostro sistema solare. Sicuramente questo è qualcosa che vale la pena investire in!”