2I/Borisov

2I/Borisov, inizialmente nota come C/2019 Q4 (Borisov), ha fatto la storia come il secondo oggetto interstellare confermato a transitare nel nostro Sistema Solare, ma la prima cometa interstellare attiva mai osservata. La sua scoperta ha offerto un'opportunità unica di studiare materiale proveniente da un altro sistema stellare, fornendo un confronto diretto con gli oggetti del nostro vicinato cosmico.

Cometa interstellare 2I/Borisov immortalata da Hubble Space Telescope appena dopo il perielio del Dicembre 2019. Crediti NASA/ESA/D. Hewitt (UCLA)

La scoperta e l'origine interstellare

Il 30 agosto 2019, l'astronomo amatoriale ucraino Gennady Borisov ha individuato questo enigmatico oggetto usando il suo telescopio da 65 centimetri presso il MARGO (Miniature Association for Remote Astrometry) in Crimea. Al momento della scoperta, la cometa si trovava a circa 3 unità astronomiche (UA) dal Sole e a 3,8 UA dalla Terra, con un'elongazione di 38° in direzione della costellazione di Cassiopea, vicino al confine con Perseo e molto prossima al piano galattico.

Ciò che ha subito destato il sospetto di una natura interstellare è stata la sua eccentricità orbitale superiore a 3 (i modelli più precisi indicavano 3,4) e una velocità in eccesso di circa 30 km/s rispetto agli oggetti legati gravitazionalmente al Sole. Come ha spiegato Davide Farnocchia del JPL-NASA, "la velocità della cometa è alta, circa 150.000 chilometri orari e quindi ben al di sopra delle velocità tipiche degli oggetti in orbita intorno al Sole alla distanza osservata. Questa velocità indica non solo un'origine probabilmente extrasolare, ma anche un ritorno al mezzo interstellare." Sebbene le osservazioni iniziali fossero limitate a soli dodici giorni, e quindi permanessero piccoli dubbi (come l'ipotesi di una perdita di gas insolitamente elevata), la natura interstellare e la sua origine extrasolare (non un "ritorno" da un'orbita della Nube di Oort) sono state quasi immediatamente considerate le più probabili (Arika Higuchi et al., 2019). Il 25 settembre 2019, il suo nome è stato ufficialmente modificato in 2I/Borisov, designandolo come il secondo oggetto interstellare dopo 1I/'Oumuamua.

Il percorso nel sistema solare e la sua osservabilità

Il perielio di 2I/Borisov è stato raggiunto il 7 dicembre 2019, con un'orbita che ha evitato approcci ravvicinati con i pianeti. La cometa è entrata nel Sistema Solare interno il 26 ottobre 2019 con un angolo di circa 40° rispetto all'eclittica. La sua natura di cometa è stata immediatamente confermata dall'aspetto tipico di un corpo ghiacciato, che produceva nubi di polvere e gas tramite sublimazione, un netto contrasto con l'enigmatico 'Oumuamua.

Come affermato da Davide Farnocchia, "l'oggetto sarà osservabile con telescopi spinti per i mesi a venire, raggiungerà il picco di luminosità a metà dicembre e resterà osservabile ai medi telescopi fino ad aprile 2020. I grandi telescopi potranno seguire l'oggetto fino a ottobre 2020." e così è stato.

Composizione e attività: indizi da un altro sistema

Le osservazioni di 2I/Borisov hanno rivelato una composizione sorprendentemente familiare, ma con alcune peculiarità significative, fornendo una "istantanea" di un materiale cometario formatosi altrove:

• Spettro e gas rivelati: Il 13 settembre 2019, un team dello IAC's Solar System Group ha ottenuto lo spettro ad alta risoluzione della cometa tramite lo strumento OSIRIS a La Palma. Lo spettro elettromagnetico è risultato simile a quello delle comete solari, suggerendo una composizione analoga. A distanza di pochi giorni, ricercatori della Queen's University di Belfast hanno osservato molecole di gas (il cianuro, CN) nella cometa tramite il telescopio William Herschel, segnando la prima rilevazione di gas da un oggetto interstellare.

• Abbondanza anomala di monossido di carbonio (CO): Le osservazioni condotte da ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) tra il 15 e il 16 dicembre 2019 hanno rivelato un'abbondanza insolitamente alta di monossido di carbonio nel gas in uscita dalla cometa, tra 9 e 26 volte la media delle comete del nostro Sistema Solare (Nature Astronomy, 2020). Questa concentrazione elevata indica una formazione della cometa in una zona estremamente fredda (al di sotto dei -250°C), ricca di ghiaccio di monossido di carbonio. Ciò suggerisce una stella madre in grado di sviluppare dischi protoplanetari molto grandi o una nana rossa con pianeti giganti in orbite distanti, la cui interferenza gravitazionale potrebbe aver espulso Borisov. Le misurazioni di Hubble Space Telescope (tra dicembre 2019 e gennaio 2020) hanno confermato che il gas intorno al nucleo conteneva il 50% in più di CO rispetto al vapore acqueo, suggerendo che il CO fosse presente negli strati sub-superficiali, esposti dopo che la radiazione solare aveva rimosso gli strati di ghiaccio più esterni. ALMA ha anche rilevato la presenza di acido cianidrico (HCN), a livelli simili a quelli delle comete solari.

• Produzione d'acqua: Il Neil Gehrels Swift Observatory della NASA ha misurato la produzione di acqua della cometa. Le prime tracce sono state osservate dall'Apache Point Observatory a ottobre 2019. Al suo picco, Borisov ha emesso circa 30 litri di acqua al secondo. Durante tutto il suo viaggio, la cometa ha perso circa 230 milioni di litri d'acqua. La produzione d'acqua è crollata drasticamente durante l'allontanamento, più velocemente che in qualsiasi altra cometa mai osservata, un fenomeno che potrebbe essere dovuto a erosione superficiale, rotazione o frammentazione.

• Polarizzazione e confronto con Hale-Bopp: 2I/Borisov ha mostrato una polarizzazione lineare insolitamente alta, molto omogenea e in rapida crescita con il variare delle condizioni di illuminazione, indicando proprietà della polvere nella chioma nettamente diverse dalla maggior parte delle comete solari, ad eccezione della cometa Hale-Bopp. Questa somiglianza suggerisce che il luogo di formazione di Borisov potrebbe essere stato simile a quello di Hale-Bopp, e che Borisov sia persino più "pristina" o intatta rispetto alla famosa cometa del 1997 (S. Bagnulo et al., Nature Communications).

• Dimensione del nucleo e superficie attiva: Le misurazioni della produzione di gas hanno permesso di stimare il diametro del nucleo in meno di 0,74 chilometri (Piotr Guzik et al., Nature Astronomy, stima di 1 km circa), con una superficie attiva stimata al 55%, dieci volte superiore alla media delle comete tipiche.

Frammentazione e fine delle osservazioni

La speranza degli astronomi era di studiare a fondo Borisov, e un evento chiave si è verificato a fine marzo 2020: le osservazioni di Hubble Space Telescope hanno confermato che un grande frammento, fino a cento metri, si è staccato dal nucleo cometario (stimato in 500 metri), allontanandosene a una velocità di 0,5 metri al secondo. Il calore del Sole, ricevuto anche quattro mesi prima, potrebbe aver aumentato la velocità di rotazione del nucleo, innescando l'evento di rottura. Purtroppo, l'evento si è verificato quando la cometa era visibile solo dall'emisfero australe e con molti grandi osservatori chiusi a causa del lockdown per il Coronavirus.Le osservazioni di 2I/Borisov, sebbene limitate dal suo rapido allontanamento, hanno fornito una quantità di dati senza precedenti per un oggetto extrasolare. Dalle immagini di Hubble che mostrano la concentrazione centrale di polvere, alla scoperta di un'abbondanza anomala di monossido di carbonio da ALMA, fino alla sua frammentazione, Borisov ha offerto uno sguardo unico sulla composizione e l'evoluzione di una cometa nata al di fuori del nostro Sistema Solare. Ciò la rende un laboratorio naturale insostituibile per comprendere i processi di formazione planetaria in altri sistemi stellari.