La NASA ha attivato un nuovo sistema per migliorare le capacità di valutazione del rischio di impatto di asteroidi che possono transitare vicino al nostro pianeta
Nel corso degli ultimi anni, grazie a telescopi speciali che scandagliano il cielo, sono stati schedati quasi 28.000 asteroidi vicini alla Terra (detti NEA, o Near-Earth Asteroids) a un ritmo di circa 3.000 all’anno. Ma poiché nei prossimi anni l’avvento di telescopi più avanzati darà un impulso importante nella ricerca, si prevede un rapido aumento delle scoperte. In previsione di questo aumento, gli astronomi della NASA hanno sviluppato un algoritmo di monitoraggio di nuova generazione chiamato Sentry-II per valutare meglio le probabilità di impatto con la Terra di un NEA.
La cultura popolare spesso descrive gli asteroidi come oggetti caotici che sfrecciano a casaccio intorno al nostro sistema solare, cambiando rotta in modo imprevedibile e minacciando il nostro pianeta senza un minimo preavviso. Ma questa non è la realtà: gli asteroidi sono corpi celesti estremamente prevedibili che obbediscono alle leggi della fisica e seguono prevedibili percorsi orbitali attorno al Sole.
A volte quei percorsi possono passare molto vicino al punto in cui la Terra si trova e, a causa di piccole incertezze nelle posizioni degli asteroidi, non è possibile escludere completamente un impatto sulla superficie. Pertanto, gli astronomi utilizzano un sofisticato software di monitoraggio delle traiettorie per calcolare automaticamente il rischio di impatto chiamato CNEOS (Center for Near Earth Object Studies) che verifica ogni orbita di NEA conosciuta con il la prima versione del Sentry che risale al 2002.
La versione 2002 del Sentry era un sistema molto affidabile che rimasto in funzione per quasi 20 anni, ma con il Sentry-II la NASA ha uno strumento in grado di calcolare rapidamente le probabilità di impatto per tutti i NEA conosciuti, inclusi alcuni casi particolari non rilevati dal Sentry originale rendendo il sistema di monitoraggio dell’impatto più solido e consentendo alla NASA di valutare con sicurezza i potenziali impatti con una probabilità da poche a 10 milioni.
L’EFFETTO YARKOVSKY
Mentre un asteroide viaggia attraverso il sistema solare, l’attrazione gravitazionale del Sole determina il percorso della sua orbita e anche la gravità dei pianeti influisce sulla traiettoria in modi prevedibili. Il Sentry poteva calcolare come queste forze gravitazionali avrebbero modellato l’orbita di un asteroide, ma non poteva gestire le forze non gravitazionali, come le forze termiche causate dal calore del sole.
Quando un asteroide ruota, la luce solare riscalda il lato diurno dell’oggetto. La superficie riscaldata ruoterà quindi verso il lato in ombra dell’asteroide e si raffredderà. Con il raffreddamento una piccola quantità di energia, rilevabile nell’infrarosso, genera una piccola ma continua spinta sull’asteroide. Questo fenomeno è noto come effetto Yarkovsky, che ha poca influenza sul movimento dell’asteroide sul breve periodo, ma può cambiare significativamente il suo percorso nel corso di decenni o di secoli. Il fatto che Sentry non potesse gestire automaticamente l’effetto Yarkovsky era un limite poiché ogni volta che ci si imbatteva in un caso particolare, come gli asteroidi Apophis , Bennu o 1950 DA, dovevamo essere eseguite analisi manuali molto complesse e dispendiose in termini di tempo.
Un altro problema con l’algoritmo Sentry originale era che a volte non poteva prevedere con precisione la probabilità di impatto di asteroidi che subiscono incontri estremamente ravvicinati con la Terra. Il movimento di questi NEA viene significativamente deviato dalla gravità del nostro pianeta e le incertezze orbitali post-incontro possono crescere notevolmente. In quei casi, i calcoli del vecchio Sentry potevano fallire, richiedendo un intervento manuale, ma il Sentry-II non ha queste limitazioni.
TANTI AGHI IN UN PAGLIAIO
Ma come vengono calcolate le probabilità di impatto?
Quando i telescopi tracciano un nuovo NEA, gli astronomi misurano le posizioni osservate dell’asteroide nel cielo e le segnalano al Minor Planet Center . Il CNEOS utilizza quindi tali dati per determinare l’orbita più probabile dell’asteroide attorno al Sole. Ma poiché ci sono lievi incertezze nella posizione osservata dell’asteroide, la sua “orbita più probabile” potrebbe non rappresentare la sua vera orbita. La vera orbita è da qualche parte all’interno di una regione di incertezza, come un range di possibilità che circonda l’orbita più probabile.
Per valutare se un impatto è possibile e restringere il punto in cui potrebbe trovarsi la vera orbita, il Sentry originale avrebbe fatto alcune ipotesi su come poteva evolvere questa regione di incertezza. Quindi avrebbe selezionato una serie di punti equidistanti lungo una linea che attraversa la regione di incertezza in cui ogni punto rappresentava una possibile posizione attuale dell’asteroide con piccole differenza tra una l’altra. Il Sentry avrebbe quindi fatto avanzare l’orologio osservando quegli “asteroidi virtuali” orbitare attorno al Sole per capire se qualcuno in futuro avrebbe potuto avvicinarsi alla Terra. In caso affermativo sarebbero stati necessari ulteriori calcoli per approfondire se eventuali punti intermedi avessero avuto impatti sulla Terra e, in tal caso, stimarne la probabilità.
Il Sentry-II segue una filosofia diversa.
Il nuovo algoritmo modella migliaia di punti casuali, non limitati da alcuna ipotesi su come potrebbe evolvere la regione di incertezza, ma selezionano invece dei punti casuali nell’intera regione di incertezza. L’algoritmo di Sentry-II si chiede quindi: quali sono le possibili orbite, all’interno dell’intera regione di incertezza, che potrebbero colpire la Terra?
In questo modo, i calcoli della determinazione orbitale non sono modellati da ipotesi predeterminate su quali porzioni della regione di incertezza potrebbero portare a un possibile impatto. Ciò consente a Sentry-II di concentrarsi anche su scenari di impatto con probabilità molto bassa, alcuni dei quali il Sentry poteva perdersi.
Il processo di ricerca è quindi simile a quello degli aghi in un pagliaio: gli aghi sono possibili scenari di impatto e il pagliaio è la regione dell’incertezza. Maggiore è l’incertezza sulla posizione di un asteroide, più grande è il pagliaio. Il Sentry guarderebbe casualmente il pagliaio migliaia di volte alla ricerca di aghi situati vicino a una singola linea che si estendeva attraverso il pagliaio. Ma Sentry-II non assume alcuna linea e lancia invece migliaia di minuscoli magneti casualmente su quel pagliaio che vengono attratti e poi trovano gli aghi vicini.
Il Sentry-II è un grande progresso nella ricerca di piccole probabilità di impatto in una vasta gamma di scenari. Quando le conseguenze di un futuro impatto di un asteroide possono essere importanti, vale la pena trovare anche il più piccolo rischio nascosto nei dati.
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