Dopo il primo storico sorvolo del pianeta Plutone avvenuto appena 4 anni prima, la sonda New Horizons ha proseguito il suo viaggio verso la Fascia di Kuiper per studiare da vicino gli oggetti misteriosi presenti in questa area del sistema solare. E nel capodanno di tre anni fa ci fu un altro incredibile incontro con il primo oggetto KBO mai osservato così da vicino.

Plutone è l’oggetto conosciuto più grande della Fascia di Kuiper, un vasto sciame di centinaia di migliaia di oggetti in orbita attorno al Sole oltre l’orbita di Nettuno. Molti di questi oggetti sono rimasti indisturbati e inalterati sin dall’inizio del sistema solare e nascondono molti segreti sulla formazione dei pianeti. Dopo il flyby di Plutone, la sonda New Horizons si è diretta più in profondità nella fascia di Kuiper, offrendo l’opportunità di esplorare altri oggetti più piccoli e più primitivi (denominati KBO, ovvero Kuiper Belt Objects – Oggetti della Fascia di Kuiper). Un’ampia ricerca effettuata con i telescopi terrestri e il telescopio spaziale Hubble aveva portato alla scoperta, nell’estate 2014, di due KBO che erano abbastanza vicini alla traiettoria del veicolo spaziale da poter essere deviato a sufficienza per eseguire un sorvolo ravvicinato di uno di essi.

Poco dopo il flyby di Plutone, nell’agosto 2015, il team ha così scelto uno di questi oggetti, il MU69 2014 (denominato ufficialmente “Arrokoth” solo nel novembre 2019) come bersaglio del flyby. All’inizio del novembre 2015 la New Horizons ha attivato i suoi propulsori per alterare la direzione della sua traiettoria e impostare la rotta per il sorvolo ravvicinato di Ultima Thule (così inizialmente era stata appellata) alle 00:33 EST del 1° gennaio 2019.

La sonda New Horizons
L’illustrazione di questo artista mostra il veicolo spaziale New Horizons della NASA nel sistema solare esterno. Sullo sfondo si trova il Sole e una fascia luminosa che rappresenta la luce zodiacale, causata dalla luce solare che si riflette sulla polvere. Credit: Joe Olmsted / STScI

Sulla strada per MU69 la sonda spaziale ha attraversato la parte più densa della fascia di Kuiper, passando relativamente vicino (circa 1AU) a un’altra dozzina di KBO conosciuti. Sebbene nessuno di questi ha potuto ricevere foto di dettaglio (appaiono tutti come puntini di luce nelle telecamere della New Horizons) la sonda li ha potuti studiare da angoli di osservazione non possibili dalla Terra così da conoscere le loro proprietà superficiali e cercare segni di lune e anelli con maggiore sensibilità rispetto anche ai più potenti telescopi sopra o vicino alla Terra. La New Horizons ha anche scattato foto di diversi oggetti della fascia di Kuiper più grandi ma più distanti, inclusi diversi pianeti nani, per misurare la loro luminosità dalla sua prospettiva unica.

L’avvicinamento ad Arrokoth è iniziato nell’agosto 2018, quando la navicella ha scattato le prime foto del suo obiettivo, che appariva come un punto debole appena visibile contro un campo affollato di stelle sullo sfondo. Per tutto l’autunno 2018 la navicella ha continuato a scattare immagini regolari di Ultima mentre si avvicinava e diventava più luminosa, usandole per verificare che fosse sulla giusta rotta e attivando i suoi propulsori per apportare correzioni di rotta, se necessario. All’inizio di dicembre, la sonda ha eseguito un’intensa campagna di imaging per cercare anelli o lune pericolosi intorno ad Arrokoth, che non ha trovato.

Negli ultimi giorni dell’avvicinamento, il team di navigazione ha analizzato le ultime immagini di Arrokoth scattate da New Horizons per perfezionare le stime della posizione del KBO rispetto al veicolo spaziale. Il team ha collegato le informazioni aggiornate a New Horizons, in modo che la navicella spaziale potesse cronometrare con maggiore precisione le sue osservazioni e puntare le telecamere.

Le osservazioni scientifiche sono iniziate 24 ore prima del flyby. La navicella ha effettuato frequenti osservazioni, sia in scala di grigi che a colori, nel vicino infrarosso e nell’ultravioletto di Ultima Thule mentre ruotava, per studiarne la forma, la composizione e ogni possibile degassamento, su tutti i lati dell’oggetto. Le immagini a lunga esposizione dello spazio che circonda Ultima hanno cercato anelli o lune e ne hanno determinato le orbite. Le osservazioni più ravvicinate eseguite poco prima di un ora sono servite a spiegare il fatto che la posizione di Arrokoth fosse così incerta. Le osservazioni consistevano quindi in una serie di lunghe scansioni per ottenere immagini a colori e in scala di grigi e spettri infrarossi di tutti i possibili luoghi in cui avrebbe potuto essere il KBO.

Dopo il sorvolo, la New Horizons ha puntato il suo strumento ultravioletto verso il Sole per cercare l’assorbimento della luce ultravioletta da parte di eventuali gas rilasciati da MU69 (sebbene fosse improbabile rilevare il degassamento). Ha anche effettuato ulteriori ricerche di anelli intorno al KBO.

Quattro ore dopo il sorvolo, la navicella spaziale si è rivolta brevemente alla Terra per riferire che il sorvolo aveva avuto successo e poche ore dopo ha iniziato a effettuare l’invio dei sette gigabyte di dati acquisiti durante il flyby che hanno impiegato quasi un anno per essere scaricati completamente.

Arrokoth
Arrokoth. Credit: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute / Roman Tkachenko

Arrokoth

Arrokoth è il primo “oggetto binario a contatto” primordiale mai esplorato. Le immagini in avvicinamento avevano suggerito una strana forma simile a un pupazzo di neve, ma un’ulteriore analisi delle immagini scattate nel punto più vicino ha poi scoperto quanto fosse davvero insolita la forma di questo KBO. Di 35 chilometri di lunghezza, questo oggetto binario è costituito da un grande lobo piatto (soprannominato “Ultima”) collegato a un lobo più piccolo e rotondo (soprannominato “Thule”).

Questa strana forma è stata una delle scoperte più inaspettate del flyby. Niente di simile era mai stato visto nel sistema solare, portando nuove domande alla comunità scientifica sulla formazione dei planetesimi.

Poiché è così ben conservato, Arrokoth ha offerto uno sguardo più preciso sull’epoca dell’accrescimento planetesimale e alle prime fasi della formazione planetaria. Apparentemente i due lobi un tempo orbitavano l’uno attorno all’altro, come molti degli oggetti binari presenti nella fascia di Kuiper, finché qualcosa non li ha uniti in una sorta di fusione “gentile”.

Per colore e composizione, i dati di New Horizons hanno rivelato che MU69 assomiglia a molti altri oggetti trovati in quella regione della fascia di Kuiper. Coerentemente con le osservazioni pre-sorvolo del telescopio Hubble, Arrokoth è di colore molto rosso – più rosso persino di Plutone, e all’incirca dello stesso colore di molti altri cosiddetti KBO “classici freddi” (dove “freddo” è riferito non alla temperatura ma alle orbite circolari e non inclinate di questi oggetti, mentre “classico” in quanto le loro orbite sono variate poco da quando si sono formati e rappresentano un campione della fascia primordiale di Kuiper.)

Gli scienziati di New Horizons hanno anche osservato prove della presenza di metanolo, ghiaccio d’acqua e molecole organiche sulla superficie, in uno spettro simile ad alcuni degli oggetti più estremi che abbiamo visto nel sistema solare esterno.

Il futuro di New Horizons

New Horizons è in buona salute e continua a inviare dati preziosi dal profondo della fascia di Kuiper, a più di 5 miliardi di miglia di distanza, anche se si allontana sempre più dalla Terra e dal Sole.

Durante im impegnativo e produttivo 2021, il team scientifico ha pubblicato o preparato per la pubblicazione circa 49 documenti di ricerche che descrivono in dettaglio le scoperte degli oggetti della fascia di Kuiper (KBO), su Arrokoth, e altri KBO e pianeti nani, l’esterno l’eliosfera del Sole, e anche sulla cosmologia. Nel frattempo, gli ingegneri e il team della missione hanno pianificato ed eseguito dozzine di nuove osservazioni scientifiche, testato e caricato nuovo software del computer principale per migliorare le capacità di raccolta dati dei veicoli spaziali e nuovo software che abilita nuove funzionalità per il rilevamento del vento solare.

Ovviamente sono continuate le ricerche da Terra di nuovi KBO da poter selezionare per un nuovo flyby mentre entro il mese di gennaio verrà inviata alla NASA la proposta per il proseguo della missione New Horizons per il 2023 sino al 2025.

Durante il 2022 saranno previste molte altre attività tra cui aggiornamenti software per lo spettrometro PEPSSI, programmare un nuovo periodo di ibernazione per risparmio energetico e di carburante (non avveniva dal 2018), testare una nuova funzione di trasmissione dei dati che consentirà di inviare dati alla massima velocità nonostante il decadimento delle batterie nucleari e sviluppare nuovi filtri e strumenti per l’apprendimento automatico così da migliorare il numero di oggetti rilevati dalla sonda.

Come se non bastasse ci sono ancora dati del flyby di Arrokoth presenti sulle memorie digitali della navicella da scaricare, rimasti indietro a causa delle esigenze di trasmissione dei dati a priorità più elevata e di alcune attività presso il Deep Space Network della NASA utilizzate per comunicare con New Horizons.

Grazie a questi sviluppi la proposta alla NASA per estendere i finanziamenti e le operazioni di New Horizons nel 2023-2025 avrà un duplice scopo: se infatti verrà trovato un nuovo obiettivo per il sorvolo la missione si concentrerà su quello, in caso contrario la proposta sarà di convertire New Horizons in un osservatorio altamente produttivo per condurre scienze planetarie, astrofisiche e osservazioni eliosferiche che nessun altro veicolo spaziale può effettuare. New Horizons è infatti l’unico veicolo spaziale nella fascia di Kuiper e nell’eliosfera esterna del Sole abbastanza lontano per eseguire alcuni tipi unici di astrofisica.

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