Come si formano i pupazzi di neve spaziali

Ai confini remoti del nostro sistema solare, oltre l'orbita di Nettuno, fluttuano reliquie ghiacciate che conservano i segreti della nostra genesi planetaria. Tra questi, spiccano i cosiddetti "binari di contatto": strani oggetti composti da due lobi sferici uniti da un sottile "collo", con un aspetto che ricorda incredibilmente un pupazzo di neve. Questi corpi, presenti nella Fascia di Kuiper, sono stati per anni un mistero per gli astronomi, che hanno cercato di spiegare come potessero formarsi e sopravvivere. Ora, uno studio pubblicato su Monthly Notices ha fornito una risposta chiara e innovativa, grazie a un processo semplice ma elegante: il collasso gravitazionale. L'annuncio ha suscitato interesse internazionale, poiché sembra risolvere un dilemma che aveva intralcitato le simulazioni scientifiche per anni.

Il problema principale era stato rappresentato dalla capacità delle simulazioni matematiche di riprodurre le strutture bilobate. Per anni, i modelli avevano trattato i planetesimi primordiali come masse fluide, portando a un risultato inevitabile: due oggetti in contatto si univano in una singola sfera perfetta, cancellando ogni traccia della forma originale. Tuttavia, un team di ricerca guidato da Jackson Barnes e Seth Jacobson della Michigan State University (MSU) ha introdotto una variabile fondamentale: la resistenza strutturale. Grazie al potere di calcolo dell'ICER (Institute for Cyber-Enabled Research), i ricercatori hanno potuto simulare i corpi come oggetti rigidi, non come gocce d'acqua. Questo ha permesso di riprodurre le forme complesse dei binari di contatto, che si formano grazie a un processo di collasso gravitazionale.

La scoperta ha riacceso il dibattito scientifico sull'origine dei corpi celesti esterni. Secondo i ricercatori, se il 10% degli oggetti nella Fascia di Kuiper sono binari di contatto, il meccanismo di formazione non può essere un evento raro. Il collasso gravitazionale, infatti, rappresenta la spiegazione più naturale e statisticamente probabile. Il processo si articola in fasi precise che ricalcano la nascita stessa del sistema solare. Inizialmente si ha un'instabilità di flusso: nel disco primordiale di gas e polveri, i ciottoli ghiacciati iniziano a raggrupparsi. Successivamente si verifica una frammentazione della nube: la nube di detriti, ruotando su se stessa, collassa sotto il proprio peso ma si divide in due o più frammenti principali. Infine, a causa dell'interazione con i detriti residui e della dissipazione di energia, le orbite dei due corpi si stringono a spirale, portando a un contatto "gentile" che preserva la sfericità di entrambi i lobi.

L'interesse per questi oggetti è esploso nel gennaio 2019, quando la sonda New Horizons della NASA ha sorvolato Arrokoth, precedentemente noto come Ultima Thule. Le immagini ottenute hanno rivelato un oggetto incredibilmente intatto, privo di crateri da impatto violento e con una colorazione rossastra uniforme. Analisi ulteriori hanno evidenziato che la "morbidezza" nell'unione dei due lobi è possibile solo se la velocità di impatto è inferiore a quella di un uomo che corre (pochi metri al secondo). Se l'urto fosse stato più veloce, i lobi si sarebbero frantumati o fusi, deformandosi completamente. Questo ha confermato che i binari di contatto non sono semplici aggregati casuali, ma strutture che conservano informazioni chiave sulla formazione del sistema solare.

Studiarli significa osservare i "mattoni" originali da cui sono nati i pianeti giganti. La scoperta ha aperto la strada a una comprensione più approfondita di sistemi planetari complessi, come i sistemi tripli o le binarie con lune minori. Questi oggetti, infatti, rappresentano una "famiglia" di giganti di ghiaccio in miniatura, pronti a essere scoperti da future missioni spaziali. Il successo del modello di Barnes ha anche rafforzato l'ipotesi che il sistema solare esterno sia popolato da strutture simili, che potrebbero ospitare condizioni favorevoli alla vita. Tuttavia, la ricerca non si ferma qui: i ricercatori sperano di estendere il modello a altri sistemi stellari, cercando di comprendere meglio la diversità delle formazioni planetarie.

Al di fuori della Fascia di Kuiper, il sistema solare è stato esplorato da numerose missioni che hanno spinto i confini della conoscenza. Tra queste, le sonde Pioneer 10 e 11, che hanno varcato la cintura degli asteroidi e raggiunto Giove e Saturno, hanno fornito dati fondamentali sulla struttura del sistema. La sonda Voyager 1, lanciata poco dopo Pioneer 10, ha registrato immagini dettagliate dei pianeti e ha segnato il record di distanza raggiunta da un oggetto umano. Le missioni Galileo e Cassini-Huygens, invece, hanno esplorato in modo approfondito Giove e Saturno, rivelando dettagli su lune come Europa e Titano. Queste esplorazioni, che hanno trasceso il confine della Terra, rappresentano un'importante eredità per la scienza, fornendo informazioni cruciali per comprendere l'origine e l'evoluzione del sistema solare. La loro importanza non si limita al passato: le future missioni, ispirate da queste scoperte, potrebbero portare a nuove rivelazioni sull'universo.