Il “Megacomet” Bernardinelli-Bernstein è la scoperta di un decennio. Ecco la scoperta spiegata.

Persino Pedro Bernardinelli e Gary Bernstein ammettono di essere una coppia improbabile di scienziati a finire con una cometa da record chiamata in loro onore.

Gli scienziati hanno brevemente stimato che la cometa Bernardinelli-Bernstein , come è ora conosciuta, fosse il più grande corpo ghiacciato di questo tipo identificato fino ad oggi, forse più di 160 chilometri di diametro. Ulteriori osservazioni lo hanno messo in dubbio, ma data alla "megacometa" una nuova distinzione: ha germogliato una coda notevolmente lontana dal sole , suggerendo ulteriori rivelazioni a venire. Tutto sommato, l'oggetto offre agli astronomi un'opportunità senza precedenti di osservare le buffonate di una cometa.

Ma Bernardinelli ha individuato l'oggetto solo una settimana o giù di lì prima di difendere la sua dissertazione, incentrata sulla ricerca di un tipo completamente diverso di oggetto del sistema solare esterno, gli oggetti transnettuniani. E il principale interesse scientifico di Bernstein risiede in un altro argomento: la ricerca delle distorsioni causate dalla materia oscura . Eppure ecco Bernardinelli e Bernstein, con una delle più grandi comete conosciute fino ad oggi che prende il nome da loro. Sembrano un po' storditi dalla svolta degli eventi, anche se entrambi hanno detto che i loro genitori sono abbastanza contenti dello sviluppo inaspettato.

"Questo è un onore insolito per un cosmologo", ha detto Bernstein, un astronomo dell'Università della Pennsylvania, a This Web.com, "ma mia madre è molto felice".

Nelle foto: viste spettacolari della cometa dalla Terra e da questo Web

Una ricerca diversa

La tesi di dottorato di Bernardinelli si è concentrata sull'identificazione di una classe di oggetti chiamati oggetti transnettuniani (TNO), di cui la cometa Bernardinelli-Bernstein non è distintamente uno, sebbene la sua ricerca ne abbia scoperti anche più di 800.

I TNO sono pezzi di roccia che, come suggerisce il nome, girano intorno al sole ma rimangono fuori dall'orbita di Nettuno. È circa 30 volte la distanza media della Terra dal sole , che è di circa 93 milioni di miglia (150 milioni di km) e che gli scienziati chiamano un'unità astronomica, o AU. Ma la maggior parte dei TNO non si allontana mai dal sole più di poche centinaia di unità astronomiche.

Così, quando l'analisi di Bernardinelli sollevò un oggetto e dichiarò che il suo punto più distante dal sole era di decine di migliaia di unità astronomiche dal sole, se ne accorse.

"Mi è saltato fuori immediatamente negli occhi", ha detto a This Web.com Bernardinelli, che ha completato il suo lavoro di dottorato all'Università della Pennsylvania questa estate e ora sta iniziando un post-dottorato all'Università di Washington. Ricorda di aver pensato: "'Questo è strano, cos'è questa cosa?'"

Il rilevamento è stato così strano, infatti, che ha pensato che fosse un errore ed è andato alla ricerca di errori. Ma quella ricerca si è rivelata vuota, quindi ha portato la scoperta a Bernstein, il suo consigliere. "Non ho visto nulla, sembrava tutto reale", ha detto Bernardinelli. "Sembrava più reale della maggior parte delle cose che troviamo."

Una scoperta fortunata

I ricercatori hanno individuato la cometa Bernardinelli-Bernstein in dati chiamati Dark Energy Survey (DES), che è stato eseguito su un telescopio presso l'Osservatorio interamericano Cerro Tololo in Cile dal 2013 al 2019.

("Non è affatto come se questo fosse lo spettacolo di Pedro e Gary", ha detto Bernstein. "In effetti, volevamo che la cometa si chiamasse Comet DES, ma a quanto pare è contro le regole.")

Il Dark Energy Survey era, come suggerisce il nome, un'indagine progettata per aiutare gli scienziati a comprendere l'energia oscura , una misteriosa sostanza che gli scienziati non hanno ancora visto direttamente ma si ritiene che costituisca il 68% dell'universo e deforma la nostra visione di altre galassie. Il progetto ha catturato più di 80.000 immagini del cielo, rivisitando patch specifiche circa ogni due settimane. In ogni immagine ci sono decine di migliaia di oggetti cosmici di tutte le forme e dimensioni.

"Quando scatti un'immagine del cielo, non stai solo prendendo un'immagine delle galassie , stai prendendo un'immagine di tutto ciò che c'è tra te e loro, essenzialmente", ha detto Bernardinelli. "Quindi ottieni cose come stelle, aeroplani, asteroidi e tutto il resto."

Così Bernardinelli e Bernstein hanno riservato del tempo su un supercomputer e hanno iniziato a progettare un modo per individuare i TNO all'interno delle immagini del Dark Energy Survey. Usando l'ora e la posizione di ciascuna immagine per impilare le viste del sistema solare, i ricercatori hanno impostato l'algoritmo per identificare quando almeno sette diverse immagini si sono allineate per mostrare un puntino che si muove secondo le leggi che governano il movimento degli oggetti del sistema solare.

"È un enorme collegamento di punti". ha detto Bernardinelli.

Rappresentazione artistica della cometa Bernardinelli-Bernstein che attraversa il sistema solare. (Credito immagine: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva (Spaceengine))

Sebbene sette diverse immagini fossero l'impostazione minima, la massiccia cometa è apparsa in 20 o 30 immagini separate, ha detto Bernstein. "Non c'è assolutamente modo che tu possa ottenerlo per caso", ha detto. "Abbiamo capito subito che era reale".

Ma in realtà, l'algoritmo non avrebbe dovuto contrassegnare l'oggetto, ha osservato. Bernardinelli e Bernstein avevano impostato il programma per cercare oggetti situati ad almeno 30 UA dal sole, intorno a dove orbita Nettuno . Quell'impostazione era una questione di comodità, corrisponde alla posizione dei TNO che erano l'obiettivo principale dei ricercatori e le immagini più vicine sono difficili da identificare con due settimane che spesso si estendono tra le immagini.

Quando l'indagine era in funzione, tuttavia, la cometa era già più vicina di sole 25 UA dal sole nel 2017. (Secondo i calcoli orbitali, la Bernardinelli-Bernstein più vicina al sole è di circa 11 UA ancora più distante di quella di Saturno orbita nel 2031.)

"È stata un po' di fortuna che l'abbiamo catturato", ha detto Bernstein, aggiungendo che la fortuna probabilmente era il risultato del fatto che l'oggetto era così facile da vedere.

Motivo di eccitazione

Sebbene ciò che inizialmente si è distinto per Bernardinelli fossero le strane caratteristiche orbitali della cometa, la scoperta ha fatto un tale colpo a causa di un tratto diverso, la dimensione stimata della cometa. Sulla base della luminosità e della distanza dell'oggetto, gli scienziati hanno inizialmente stimato che il nucleo della cometa, la roccia ghiacciata al suo interno, fosse largo da 60 a 120 miglia (da 100 a 200 chilometri).

Ironia della sorte, se il rilevamento si fosse rivelato essere uno dei TNO a cui mirava davvero lo studio, sarebbe stato insignificante, dal momento che gli scienziati conoscono molti TNO di quelle dimensioni. Ma per quanto riguarda le comete, quella stima delle dimensioni è davvero enorme. Tra le comete che gli scienziati hanno studiato in dettaglio, solo due appartengono alla stessa classe: la cometa Hale-Bopp , che si è avvicinata alla Terra nel 1997, e la cometa C/2002 VQ94 (LINEAR), che non è arrivata più in profondità nel sistema solare rispetto all'orbita di Giove.

Le grandi comete sono rare perché lo stesso ghiaccio vaporizzato che le rende così spettacolari da vedere le priva del loro essere, quindi ogni passaggio del sole lascia la cometa un po' più piccola di prima.

"È molto raro vedere grandi comete fondamentalmente perché a meno che tu non le catturi nel suo primo o secondo passaggio, la maggior parte del suo materiale sarebbe già sparito", ha detto Bernardinelli.

Tuttavia, gli scienziati si sono sempre aspettati l'esistenza di oggetti come la cometa Bernardinelli-Bernstein, che vagano per i bordi gelidi del sistema solare per eoni. E gli esperti esterni affermano che non solo la scoperta non è sorprendente, ma è anche un segno che gli scienziati sono sulla strada giusta per ricostruire la storia del sistema solare.

"È pulito ma non così inaspettato", ha detto a This Web.com Meg Schwamb, un'astronoma planetaria della Queen's University di Belfast nell'Irlanda del Nord, specializzata nel sistema solare esterno e non coinvolta nella scoperta. "Si adatta alla storia che conosciamo."

La storia va così: il giovane sistema solare sfoggiava un anello di piccole macerie ghiacciate che circondavano i massicci pianeti. Ma quando i pianeti sono migrati attraverso il sistema solare, la loro enorme gravità ha spostato le macerie ghiacciate.

Alcuni sono volati fuori nell'interstellare This Web; alcuni sono finiti in quella che gli scienziati chiamano la fascia di Kuiper , dove orbita Plutone; alcuni sono finiti nella molto più lontana Nube di Oort dove si nascondono comete come Bernardinelli-Bernstein. Da lì, mentre le maree fluiscono attraverso la Via Lattea e le stelle vicine attraversano il nostro sistema solare, la gravità occasionalmente lancia una palla di neve verso l'interno in un'avventura planetaria.

E ci sono molti oggetti della fascia di Kuiper che assomigliano alla nuova cometa, ha detto Schwamb, quindi trovare un oggetto simile proveniente dalla Nube di Oort suggerisce che gli scienziati sono stati sulla strada giusta e che altre scoperte devono ancora arrivare.

"Trovare un oggetto di grandi dimensioni come questo probabilmente significa che ce ne sono altri là fuori da trovare", ha detto Schwamb.

Inaspettatamente attivo

Quando più occhi hanno individuato la nuova cometa, la sua storia è leggermente cambiata.

Gli scienziati hanno puntato i loro telescopi sulla posizione moderna dell'oggetto e setacciato i dati d'archivio per salvare gli avvistamenti che erano stati persi nell'analisi originale. E in quegli oggetti era chiaro che la cometa Bernardinelli-Bernstein non era completamente congelata e si era già svegliata un po' quando è apparsa per la prima volta nelle immagini degli scienziati.

Le comete sviluppano i loro caratteristici coma sfocati quando i loro ghiacci si riscaldano abbastanza da vaporizzare in una nuvola gassosa che circonda il nucleo. Il fenomeno oscura il nucleo e illumina la cometa, il che significa che se la cometa Bernardinelli-Bernstein era attiva anche nei primi avvistamenti, gli scienziati ne avevano sovrastimato le dimensioni.

È una sfida comune per gli scienziati che si concentrano sullo studio del nucleo di una cometa vera e propria, ha detto a This Web.com Rosita Kokotanekova, una scienziata cometaria dell'European Southern Observatory che non è stata coinvolta nella scoperta della nuova cometa. "Le comete amano sorprenderci", ha detto. "Prendi il presupposto che stai studiando il nucleo, ma potresti essere ingannato dal coma circostante."

Le osservazioni della cometa Bernardinelli-Bernstein raccolte da un avamposto dell'Osservatorio di Las Cumbres in Sud Africa nel giugno 2021 mostrano attività sulla cometa nonostante la sua enorme distanza dal sole. (Credito immagine: LOOK/LCO)

Calcolare le dimensioni di una cometa attiva è molto più complicato che misurare un nucleo nudo, si scopre, quindi Kokotanekova ha detto che non poteva offrire una nuova stima delle dimensioni della cometa, oltre a ciò sarebbe leggermente più piccola dei calcoli originali.

Ma nonostante le dimensioni leggermente meno superlative, la cometa Bernardinelli-Bernstein rimane uno sbalorditivo, ha detto per la stessa attività che ha invalidato la stima della dimensione originale. Gli scienziati hanno individuato solo una manciata di comete attive così lontano dal sole, dove le temperature sono ancora troppo basse perché, ad esempio, il ghiaccio d'acqua si trasformi in vapore, un tipo tipico di attività cometaria. Buone osservazioni di una cometa attiva così lontana potrebbero insegnare agli scienziati tipi sconosciuti di buffonate cometarie, ha detto.

"Di solito lì abbiamo pochissimi oggetti attivi e ne catturiamo ancora meno", ha detto Kokotanekova. "Ciò che è veramente unico di questo oggetto non sono le sue dimensioni, ma quanto è attivo a queste grandi distanze e quale grande opportunità ci offre per caratterizzare l'attività a distanza".

Un regalo per gli anni a venire

Indipendentemente dalle dimensioni e dall'attività, tutti gli scienziati hanno convenuto che l'aspetto più eccitante della cometa Bernardinelli-Bernstein è quanto bene gli scienziati saranno in grado di studiarla.

Alcuni fattori diversi rendono la cometa particolarmente promettente. In primo luogo, data una scoperta del 2021 e un approccio ravvicinato al Sole nel 2031, oltre a vecchie osservazioni risalenti al 2010, gli scienziati hanno uno sguardo decennale sull'oggetto che è raro per questa classe di comete che compie viaggi così lunghi.

"Lo studio delle comete di lungo periodo è più complicato", ha detto Kokotanekova, rispetto alle comete di breve periodo che non si allontanano mai così tanto dal sole. "Passano semplicemente attraverso il sistema solare, li prendiamo abbastanza tardi e poi li studiamo per un breve periodo. E poi se ne sono andati per sempre".

E gran parte del viaggio della cometa Bernardinelli-Bernstein, gli scienziati avranno viste praticamente continue, grazie all'Osservatorio Vera C. Rubin in Cile che dovrebbe iniziare le osservazioni nel 2023. Quella struttura esaminerà il cielo meridionale una volta ogni tre giorni, offrendo agli astronomi una visione impeccabilmente dettagliata vista di come la cometa cambia mentre si avvicina al sole.

"Otterremo un intero film di questo oggetto mentre si evolve e si avvicina", ha detto Schwamb. Kokotanekova spera che, in particolare, il film insegni agli astronomi quali tipi di attività si attivano ea quali distanze dal sole.

Sebbene non abbiano deciso di trovare una cometa così importante, sia Bernardinelli che Bernstein hanno affermato che la loro inaspettata scoperta quest'estate ha dato loro un nuovo apprezzamento per le sporche palle di ghiaccio che sbattono intorno al sistema solare esterno.

"Penso che avrò ancora il mio lavoro quotidiano di cosmologia", ha detto Bernstein. Tuttavia, "è stato divertente, ho davvero imparato molto sulle comete".

Per Bernardinelli, tuttavia, l'incontro casuale con la cometa che ora porta il suo nome potrebbe cambiare la sua stessa traiettoria scientifica, ha detto. "Non avevo mai pensato troppo alle comete prima, e mentre passo allo stadio post-dottorato posso espandere i tipi di cose che faccio, quindi sto decisamente considerando di ramificarmi di più nelle comete".

Invia un'e-mail a Meghan Bartels a [email protected] o seguila su Twitter @meghanbartels. Seguici su Twitter @Spacedotcom e su Facebook.

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