Visiteremo la prima meteora interstellare

La decisione finale è stata raggiunta oggi. Entro un paio di mesi guiderò una spedizione per raccogliere i frammenti della prima meteora interstellare . Questa meteora è il primo oggetto vicino alla Terra mai rilevato dagli esseri umani al di fuori del sistema solare. In previsione di incontrarlo, non mi dispiacerebbe dormire sul ponte scoperto di una barca e correre i rischi associati a un viaggio nell'Oceano Pacifico. Elon Musk sogna di morire su Marte. Mi sento contento di restare sulla Terra, finché avrò l'opportunità di tenere tra le mani un frammento interstellare.

La spedizione del Progetto Galileo ha ricevuto finanziamenti per oltre un milione di dollari. Abbiamo una barca. Abbiamo un dream team, che comprende alcuni dei professionisti più esperti e qualificati nelle spedizioni oceaniche. Disponiamo di piani di progettazione e produzione completi per la slitta, i magneti, le reti di raccolta e lo spettrometro di massa richiesti. E, soprattutto, oggi abbiamo ricevuto il via libera per andare avanti.

Che cosa è tutto questo trambusto?

L'8 gennaio 2014, un oggetto proveniente dallo spazio interstellare, ora etichettato IM1, si è scontrato con la Terra a una velocità di 45 chilometri al secondo. A causa dell'attrito con l'aria, l'oggetto si è disintegrato in minuscoli frammenti a un centinaio di chilometri dalla costa dell'isola di Manus in Papua Nuova Guinea. La frammentazione ha aumentato la superficie collettiva e quindi l'attrito, accelerando il rilascio di calore e generando una palla di fuoco in fuga. L'esplosione ha liberato una piccola percentuale dell'energia associata alla bomba atomica di Hiroshima in un quinto di secondo. Il bagliore luminoso è stato rilevato dalle telecamere del governo degli Stati Uniti. La posizione è stata elencata nel catalogo delle palle di fuoco CNEOS di JPL/NASA con una cifra significativa dopo il punto decimale in longitudine e latitudine.

Dopo aver notato l'oggetto nel 2019, ho scritto un documento con il mio studente, Amir Siraj, che lo ha identificato come la prima meteora interstellare mai scoperta. L'origine interstellare è stata confermata nel 2022 al livello di confidenza del 99,999% in una lettera ufficiale del Comando spaziale degli Stati Uniti sotto il Dipartimento della Difesa alla NASA. La lettera di conferma era accompagnata dalla leggera curva della palla di fuoco, che mostrava tre distinte esplosioni separate da un decimo di secondo. Questi dati sulla palla di fuoco ci hanno permesso di concludere in un documento di follow-up che la meteora era più duradi tutte le altre 272 meteore nel catalogo CNEOS. Incuriosito da questa conclusione, ho creato un team che ha progettato una spedizione di due settimane per cercare i frammenti di meteorite a una profondità di 1,7 chilometri sul fondo dell'oceano. L'analisi della composizione dei frammenti potrebbe permetterci di determinare se l'oggetto è di origine naturale o artificiale. La conferma della nostra scoperta della prima meteora interstellare è stata riconosciuta dalla CNN come una delle " straordinarie rivelazioni cosmiche e momenti di esplorazione spaziale del 2022 ".

Le coordinate pubblicate definiscono la posizione della palla di fuoco entro una regione di 10 chilometri, troppo grande per una ricerca efficiente. Volentieri, abbiamo scoperto che l'onda d'urto dell'esplosione della meteora ha generato un segnale di alta qualità in un sismometro situato a Manus Island. Il segnale sonoro comprende due ampi picchi separati da circa un minuto, ciascuno della durata di decine di secondi. La velocità del suono nell'aria è molto inferiore rispetto all'acqua o al suolo. Il primo picco inizia con un percorso sonoro che attraversa l'aria dall'esplosione fino alla superficie dell'oceano e poi attraverso l'acqua e il suolo fino al sismometro. Il percorso più breve attraverso l'aria va direttamente dall'esplosione al sismometro e definisce l'inizio del secondo picco nel segnale del sismometro. L'inviluppo di quel secondo picco coinvolge la somma dei percorsi in cui l'onda d'urto sferica nell'aria si riflette sulla superficie dell'oceano in cerchi di raggio diverso in momenti diversi e con un'ampiezza che diminuisce inversamente con la distanza da ciascun punto di riflessione. Utilizzando una semplice geometria di un'onda d'urto sferica che rimbalza sulla superficie dell'oceano, Amir e io siamo stati in grado di riprodurre i tempi del primo picco e la forma del secondo picco. Complessivamente, il modello fornisce molti più vincoli rispetto ai parametri liberi e misura strettamente l'elevazione e la distanza dell'esplosione. Abbiamo limitato il percorso della meteora a una linea stretta all'interno della casella di localizzazione USG originale, restringendo l'area di ricerca di quasi due ordini di grandezza. e con un'ampiezza che diminuisce inversamente con la distanza da ogni punto di riflessione. Utilizzando una semplice geometria di un'onda d'urto sferica che rimbalza sulla superficie dell'oceano, Amir e io siamo stati in grado di riprodurre i tempi del primo picco e la forma del secondo picco. Complessivamente, il modello fornisce molti più vincoli rispetto ai parametri liberi e misura strettamente l'elevazione e la distanza dell'esplosione. Abbiamo limitato il percorso della meteora a una linea stretta all'interno della casella di localizzazione USG originale, restringendo l'area di ricerca di quasi due ordini di grandezza. e con un'ampiezza che diminuisce inversamente con la distanza da ogni punto di riflessione. Utilizzando una semplice geometria di un'onda d'urto sferica che rimbalza sulla superficie dell'oceano, Amir e io siamo stati in grado di riprodurre i tempi del primo picco e la forma del secondo picco. Complessivamente, il modello fornisce molti più vincoli rispetto ai parametri liberi e misura strettamente l'elevazione e la distanza dell'esplosione. Abbiamo limitato il percorso della meteora a una linea stretta all'interno della casella di localizzazione USG originale, restringendo l'area di ricerca di quasi due ordini di grandezza. il modello fornisce molti più vincoli rispetto ai parametri liberi e misura strettamente l'elevazione e la distanza dell'esplosione. Abbiamo limitato il percorso della meteora a una linea stretta all'interno della casella di localizzazione USG originale, restringendo l'area di ricerca di quasi due ordini di grandezza. il modello fornisce molti più vincoli rispetto ai parametri liberi e misura strettamente l'elevazione e la distanza dell'esplosione. Abbiamo limitato il percorso della meteora a una linea stretta all'interno della casella di localizzazione USG originale, restringendo l'area di ricerca di quasi due ordini di grandezza.

La nostra "spedizione di pesca" può raccogliere frammenti di diverse dimensioni. Si deduce che la dimensione della meteora sia di mezzo metro in base alla sua velocità e all'energia dell'esplosione. L'enorme esplosione ha sciolto l'oggetto in minuscole goccioline. I frammenti più piccoli sono stati fermati rapidamente dal loro attrito con l'aria a causa della loro grande superficie per unità di massa. Sono caduti direttamente dal luogo dell'esplosione come pioggia calda, hanno sollevato vapore dalla superficie dell'oceano e sono affondati sul fondo dell'oceano. Frammenti più grandi continuarono più avanti lungo il percorso originale della meteora. Di conseguenza, ci aspettiamo di avere una striscia di frammenti sul fondo dell'oceano, orientata lungo il percorso originale della meteora, con i frammenti più piccoli che segnano l'inizio della striscia proprio sotto il sito dell'esplosione iniziale e frammenti più grandi più avanti.

Quanti frammenti dobbiamo aspettarci di dimensioni diverse? Questo è stato il fulcro di un recente articolo che ho scritto con uno stagista, Amory Tillinghast-Raby, e Amir. La nostra previsione dipende dalla composizione. Per un meteorite di ferro, prevediamo circa un migliaio di frammenti più grandi di un millimetro, mentre per una composizione di acciaio inossidabile ci aspettiamo dimensioni maggiori, con decine di frammenti più grandi di un centimetro.

L'insolita forza del materiale non è una scoperta rara all'interno della popolazione meteorica interstellare. Di recente, ho scritto un altro documento con Amir che ha identificato una seconda meteora interstellare, IM2, che è stata rilevata vicino al Portogallo il 9 marzo 2017 ed era anch'essa estremamente resistente.

Entrambe le meteore interstellari, IM1 e IM2, si sono scontrate con la Terra da una traiettoria gravitazionalmente non legata al Sole. In altre parole, gli oggetti sono arrivati ​​al Sistema Solare dallo spazio interstellare e si muovevano più velocemente della velocità di fuga dal Sole quando sono stati raccolti dalla “rete da pesca” dell'atmosfera terrestre.

La seconda meteora interstellare era dieci volte più massiccia e misurava circa un metro. IM2 si muoveva a una velocità di 40 (rispetto ai 60 di IM1) chilometri al secondo rispetto al Local Standard of Rest , il quadro di riferimento locale della Via Lattea che calcola la media dei moti casuali di tutte le stelle nelle vicinanze del Sole.

Sorprendentemente, sia IM1 che IM2 si sono disintegrati in basso nell'atmosfera terrestre nonostante le loro velocità insolitamente elevate. La pressione dell'ariete, che è il prodotto della densità della massa d'aria e il quadrato della velocità delle meteore quando si sono disintegrate, fornisce una stima della resistenza allo snervamento del loro materiale. I limiti di snervamento dedotti di 194 Mega-Pascal (MPa) per IM1 e 75 MPa per IM2 implicano che entrambi erano più resistenti dei meteoriti di ferro che hanno un limite di snervamento massimo di 50 MPa.

IM1 e IM2 si sono classificati ai numeri 1 e 3 nella distribuzione delle forze dei materiali tra tutte le 273 meteore nel catalogo CNEOS . La probabilità di estrarre la forza materiale della prima e della seconda meteora interstellare dalla popolazione familiare delle rocce del sistema solare è approssimativamente il quadrato di (3/273), o equivalentemente una parte su 10.000. Ciò significa che la popolazione di meteore interstellari è diversa dalle meteore del sistema solare al livello di confidenza del 99,99%. Questa conclusione è confermata adattando la distribuzione delle meteore CNEOS con una forma gaussiana nel logaritmo della forza materiale. Sia IM1 che IM2 si trovano all'estrema coda della distribuzione, a 2,6 e 3,5 deviazioni standard dalla media, rendendo la loro probabilità combinata inferiore a una parte su un milione in questo contesto.

Questa allettante conclusione sulla forza materiale estremamente rara di IM1 e IM2, implica che le meteore interstellari potrebbero non essere rocce provenienti da sistemi planetari come i sistemi solari. In tal caso, quale potrebbe essere la loro origine?

La Terra si scontra con oggetti interstellari lungo la sua orbita attorno al Sole. L'ipotesi più semplice da fare è che si tratti di oggetti naturali che arrivano nel sistema solare su traiettorie casuali nello standard locale di riposo. Sulla base del tasso di rilevamento di IM1 e IM2 nel catalogo CNEOS, all'incirca una volta ogni decennio, si scopre che fino a un terzo di tutti gli elementi refrattari nella galassia della Via Lattea devono essere bloccati in oggetti interstellari su scala metrica se IM1 e IM2 sono di origine naturale. Questa abbondanza straordinariamente alta sembra ancora una volta sfidare l'origine di un sistema planetario.

È stato osservato che le supernove producono proiettili ricchi di ferro. Ad esempio, l'imaging a raggi X del residuo di supernova Vela ha rivelato scosse di prua da oggetti che volavano fuori dal sito dell'esplosione, una scoperta che ho tentato di spiegare tre decenni fa. È possibile che IM1 e IM2 abbiano una resistenza del materiale insolitamente elevata perché sono stati prodotti nell'esplosione di una stella o nelle collisioni di due stelle di neutroni. Questi eventi esplosivi producono gli elementi più pesanti, ma il materiale espulso deve essere rallentato alla velocità di decine di chilometri al secondo, caratteristica di IM1 e IM2, prima di realizzare questi oggetti.

In alternativa, è anche possibile che IM1 e IM2 siano resistenti perché di origine artificiale, simili alle nostre sonde interstellari ma lanciate un miliardo di anni fa da una lontana civiltà tecnologica. Il vantaggio di un'origine artificiale è che riduce l' abbondanza dedotta di oggetti interstellari da quasi 10 alla potenza di 24 (un trilione di trilioni) per stella come il Sole a un numero molto più ragionevole .

Nel caso in cui recuperiamo una considerevole reliquia tecnologica dall'Oceano Pacifico, ho promesso alla curatrice del Museum of Modern Art, Paula Antonelli , che la porterò in mostra a New York. Questo pezzo rappresenterebbe per noi la modernità, anche se per i mittenti è una reliquia di storia antica. Una tale reliquia tecnologica potrebbe essere di grande interesse non solo per i collezionisti d'arte ma anche per gli imprenditori della Silicon Valley. Per la mia opinione sul contesto, clicca qui .

CIRCA L'AUTORE

Avi Loeb è il capo del progetto Galileo, direttore fondatore della Black Hole Initiative dell'Università di Harvard, direttore dell'Institute for Theory and Computation presso l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ed ex presidente del dipartimento di astronomia dell'Università di Harvard (2011 –2020). Presiede il comitato consultivo per il progetto Breakthrough Starshot ed è un ex membro del Consiglio dei consulenti per la scienza e la tecnologia del presidente ed ex presidente del consiglio di fisica e astronomia delle accademie nazionali. È l'autore più venduto di " Extraterrestrial: The First Sign of Intelligent Life Beyond Earth " e coautore del libro di testo " Life in the Cosmos ", entrambi pubblicati nel 2021. Il suo nuovo libro, intitolato " Interstellar ”, la cui pubblicazione è prevista per agosto 2023.