Vulcani di ghiaccio su Cerere

Parlando di eruzioni vulcaniche, immaginiamo sempre pericolose colate di lava. Ma se a colare fosse acqua salata? È quanto potremmo aspettarci se sulla Terra fossero presenti criovulcani, cioè letteralmente vulcani di ghiaccio, che eruttano liquidi o gas volatili come acqua, ammoniaca o metano invece di spargere roccia fusa. Un fenomeno ancora poco compreso, ma che presenta già i suoi primi esempi nel nostro Sistema solare. In particolare, l’acqua salata è probabilmente il componente principale delle criolave su Cerere, il solo pianeta nano presente nella fascia principale degli asteroidi. Un nuovo studio, apparso su Nature Astronomye diretto da Michael Sori del Lunar and Planetary Laboratory dell’Università dell’Arizona, ha analizzato le immagini inviate dalla sonda spaziale Dawn della Nasa, in orbita intorno a Cerere dal 2015, per valutare l’impatto del criovulcanesimo su un corpo celeste rispetto al classico vulcanismo basaltico tipico dei pianeti terrestri. «C’è stato un grande interesse nella ricerca dei criovulcani su Cerere non appena Dawn è arrivata lì, perché i modelli termici avevano predetto che potevano esistere. Ahuna Mons è stato subito un gran candidato. Ho effettuato una ricerca globale che ha identificato trentuno altre grandi cupole, basata sull’analisi delle immagini della Framing Camera di Dawn e dei dati topografici», racconta Hanna Sizemoresenior scientist del Planetary Science Institute e coautrice dello studio. «Affermare che erano vulcaniche era difficile perché erano più antiche di Ahuna e le superfici erano fortemente craterizzate». Misurando altezza e diametro di ventidue di queste cupole, per poi calcolarne proporzioni e volumi, i ricercatori hanno confrontato le forme delle montagne con modelli numerici i quali, partendo da picchi acuti come Ahuna Mons, hanno consentito il calcolo del tempo necessario al rilassamento utile alla lava ghiacciata per appiattirsi fino a che le cupole raggiungessero la loro forma attuale. I risultati hanno rafforzato l’idea che queste cupole siano caratteristiche vulcaniche, permettendo paragoni con il vulcanismo su altri pianeti. Inoltre, le analisi hanno permesso di assegnare età approssimative alla maggior parte delle cupole, fare un controllo incrociato del modello di età con altri vincoli e approssimare la velocità con la quale esse si sono formate nell’ultimo miliardo di anni, contribuendo a mostrare che Cerere ha sperimentato il criovulcanismo durante tutta la sua storia geologica, con una velocità di espulsione superficiale media di circa 10mila metri cubi all’anno, diversi ordini di grandezza inferiori a quelli del vulcanismo basaltico sui pianeti terrestri. Infatti, aggiunge Sizemore: «Dato quanto è piccolo Cerere e quanto velocemente si è raffreddato dopo la sua formazione, sarebbe stato interessante identificare solo uno o due possibili criovulcani sulla superficie. Identificare una vasta popolazione di caratteristiche che potrebbero essere criovulcani suggerirebbe una lunga storia di vulcanismo che si estende fino ai giorni nostri, il che è tremendamente eccitante». «Cerere è un piccolo mondo che dovrebbe essere morto, ma questi nuovi risultati suggeriscono che potrebbe non esserlo. Vedere così tante potenziali prove di criovulcanesimo su Cerere presta anche maggior peso alle discussioni sui processi criovulcanici su grandi lune ghiacciate nel Sistema solare esterno, dove è probabilmente più vigoroso», conclude Sizemore.
di Matteo Boni (INAF)

Mai vista una stella di neutroni così

Il telescopio spaziale Hubble ha rilevato un’insolita emissione infrarossa, proveniente da una stella di neutroni, che potrebbe aprire una nuova finestra verso la comprensione di queste macchine infernali che si trovano nell’universo. I ricercatori hanno individuato due scenari possibili per spiegare questo segnale fuori dal comune: un disco di polvere che circonda la stella di neutroni, con un diametro di circa 30 miliardi di chilometri; oppure un vento energetico proveniente dalla stella di neutroni, che urta il gas presente nello spazio interstellare che la stella di neutroni sta attraversando. Sebbene le stelle di neutroni siano generalmente studiate nel radio e nelle alte energie, tipicamente nei raggi X, i ricercatori sono convinti che questo studio dimostri come nuove e interessanti informazioni su questi oggetti compatti possano essere acquisite studiandole anche nell’infrarosso. L’osservazione – effettuata da un team di ricercatori della Pennsylvania State University (in Pennsylvania), dell’Università Sabanci (a Istanbul, in Turchia) e dell’Università dell’Arizona (a Tucson, in Arizona) – potrebbe aiutare gli astronomi a capire meglio l’evoluzione delle stelle di neutroni, i resti incredibilmente densi dell’esplosione di una stella massiccia in quella che viene chiamata supernova. Le stelle di neutroni sono chiamate anche pulsar, perché la loro rotazione molto veloce (in genere frazioni di secondo, in questo caso 11 secondi) causa emissioni variabili nel tempo, come quelle dei fari nella notte. Oggetto di questa particolare osservazione è la stella di neutroni catalogata come Rx J0806.4-4123. «Questa particolare stella di neutroni appartiene a un gruppo di sette pulsar a raggi X vicine, soprannominate le magnifiche sette che, considerata la loro età e il serbatoio di energia disponibile fornito dalla perdita di energia di rotazione, sono più calde di quanto dovrebbero essere», spiega Bettina Posselt, astrofisica presso la Pennsylvania State e prima autrice dell’articolo. «Abbiamo osservato un’area estesa di emissione infrarossa attorno a questa stella di neutroni, la cui dimensione totale si traduce in circa 200 unità astronomiche (circa 30 miliardi di km) alla presunta distanza della pulsar».Questa è la prima stella di neutroni nella quale è stato visto un segnale infrarosso provenire da una regione estesa. I ricercatori suggeriscono due possibilità che potrebbero spiegare tale segnale. La prima suppone che ci sia un disco di materiale – forse per lo più polvere – che circonda la pulsar. «Una teoria è che potrebbe esserci quello che è noto come fallback disk di materiale che si è agglomerato attorno alla stella di neutroni dopo la supernova», dice Posselt. «Un tale disco sarebbe composto di materia proveniente dalla stella progenitrice. La sua successiva interazione con la stella di neutroni potrebbe avere riscaldato la pulsar fino a rallentarne la rotazione. Se confermato come disco derivato dalla supernova, questo risultato potrebbe cambiare la nostra comprensione generale dell’evoluzione delle stelle di neutroni». La seconda possibile spiegazione dell’emissione infrarossa di questa stella di neutroni è che ci sia una Pulsar Wind Nebula, nota anche come plerione, che sarebbe un particolare tipo di nebulosa trovata all’interno dei gusci dei resti di supernove, alimentata da venti che soffiano dalla pulsar centrale. «Una Pulsar Wind Nebula richiederebbe che la stella di neutroni mostrasse il vento della pulsar», osserva Posselt. «Un vento della pulsar si genera quando le particelle vengono accelerate nel campo elettrico prodotto dalla veloce rotazione di una stella di neutroni con un forte campo magnetico. Quando la stella di neutroni viaggia attraverso il mezzo interstellare a una velocità superiore a quella del suono, si può formare uno shock in cui interagiscono il mezzo interstellare e il vento della pulsar. Le particelle nello shock emettono radiazione di sincrotrone, causando il segnale infrarosso esteso che vediamo. Tipicamente, le Pulsar Wind Nebula sono viste nei raggi X e una Pulsar Wind Nebula infrarossa sarebbe molto insolita ed eccitante». Utilizzando il telescopio spaziale James Webb della Nasa, gli astronomi saranno in grado di esplorare ulteriormente questa scoperta nell’infrarosso per comprendere meglio l’evoluzione delle stelle di neutroni.
di Maura Sandri (INAF)