Alla ricerca di Nemesis: si ritorna a parlarne [ita-eng]

Posted on marzo 12, 2010

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Un oggetto scuro potrebbe essere in agguato vicino al nostro Sistema Solare, che a volte devia le comete nella nostra direzione. Soprannominato “Nemesis” o “Dark Star”, questo oggetto non rilevato potrebbe essere una stella nana rossa o una nana bruna, o un sub-pianeta più massiccio di Giove. Come mai gli scienziati pensano che qualcosa potrebbe essere nascosto oltre il bordo del nostro sistema solare? Originariamente, Nemesis è stato proposto come causa per spiegare un ciclo di estinzioni di massa sulla Terra.

I paleontologi David Raup e Jack Sepkoski sostengono che, negli ultimi 250 milioni di anni, la vita sulla Terra ha dovuto affrontare una estinzione di massa ogni 26 milioni di anni. Gli astronomi hanno proposto l’impatto di comete come possibile causa di queste catastrofi. Il nostro Sistema Solare è circondato da una vasta gamma di corpi ghiacciati facenti parte della Nube di Oort. Se il nostro Sole facesse parte di un sistema binario in cui due stelle fossero gravitazionalmente legate ad un comune centro di massa, questa interazione potrebbe disturbare la Nube di Oort su base periodica, deviando periodicamente le comete verso di noi e l’interno del Sistema Solare.

Un asteriode caduto nel Golfo del Messico, è responsabile delll’estinzione dei dinosauri avvenuta circa 65 milioni di anni fa [leggi articolo], ma grandi impatti cometari possono essere altrettanto mortali. Una cometa potrebbe essere stata la causa dell’evento Tunguska in Russia nel 1908. Una esplosione un migliaio di volte la potenza della bomba atomica sganciata su Hiroshima, che ha appiattito circa 80 milioni di alberi su una superficie di 830 miglia quadrate. Non c’è dubbio sul potere distruttivo degli impatti cosmici, ma non ci sono prove che le comete abbiano periodicamente causato estinzioni di massa sul nostro pianeta. La teoria delle estinzioni periodiche è ancora oggetto di dibattito, rifiutata da molti scienziati che vorrebbero più prove per la sua effettiva dimostrazione. Anche se gli eventi di estinzione non si verificassero in un ciclo prevedibile, ora ci sono altri motivi per sospettare che il Sole abbia un compagno scuro.

L’impronta di Nemesis

Un pianeta nano scoperto di recente, chiamato Sedna, possiede un’orbita estremamente ellittica intorno al sole. Sedna è uno degli oggetti più distanti mai osservati, con un’orbita compresa tra le 76 e le 975 UA (dove 1 UA è la distanza tra la Terra e il Sole). L’ orbita di Sedna è stimata a tra i 10,5 a 12 mila anni. Lo scopritore di Sedna, Mike Brown del Caltech, disse in un articolo della rivista Discover Magazine, che quel piccolo pianeta non non dovrebbe essere lì”. 
 
“Non esiste un modello per giustificare la posizione Sedna dove è. Esso non si avvicina mai abbastanza al Sole per essere illuminato, ma non va abbastanza lontano per ricevere la luce da altre stelle.” Forse un oggetto di massa invisibile è responsabile della sua orbita, la sua influenza gravitazionale tiene Sedna fissato in tale porzione di spazio. “Le mie osservazioni hanno sempre cercato oggetti vicini e che quindi si muovono più velocemente”, ha detto Brown a Astrobiology Magazine. “Avrei potuto facilmente trascurato qualcosa di così lontano e che si muove lentamente come Nemesis”.

John Matese, professore di Fisica presso l’Università della Louisiana a Lafayette, sospetta che Nemesis esiste per altre ragioni. Le comete nel Sistema Solare interno sembrano provenire dalla stessa regione della nube di Oort, ed egli pensa che dipenda dall’influenza gravitazionale di un compagno che perturba parte della nube, portando delle comete nella sua scia. I suoi calcoli indicano che Nemesis abbia una massa compresa tra 3 a 5 volte quella di Giove, piuttosto che le 13 masse o più che alcuni scienziati sostettano. Anche a questa massa più piccola, tuttavia, secondo molti astronomi sarebbe ancora da classificare come una stella di piccola massa, piuttosto che un pianeta, dato che le circostanze della nascita di stelle e pianeti differiscono.

La Nube di Oort si suppone che si estende a circa 1 anno luce dal sole. Matese stima che Nemesis orbiti a circa 25,000 UA di distanza (o circa un terzo di un anno luce) dal Sole. La stella più vicina a noi nota è Proxima Centauri, che si trova 4,2 anni luce di distanza. Richard Muller dell’Università della California di Berkeley ha elaborato la prima teoria su Nemesis, e ha anche scritto un libro di divulgazione sul tema. A suo parere, Nemesis è una nana rossa distante circa 1,5 anni luce. Molti scienziati ritengono che una tale orbita è intrinsecamente instabile e non sarebbe potuta durare a lungo per aver causato le estinzioni di massa riscontrate nei fossili. Muller, afferma che l’orbita di Nemesis è cambiata notevolmente nel corso di miliardi di anni e nei prossimo miliardo di anni Nemesis sarà esplulsa dal Sistema Solare. I sistemi di stelle binarie sono comuni nella galassia. Si stima che un terzo delle stelle della Via Lattea sono binarie o parte di un sistema multiplo.

Anche le nane rosse sono comuni, di fatto, gli astronomi dicono che sono il tipo più comune di stelle nella galassia. Si suppone che anche le brune sono siano molto comuni, ma sono note solo poche centinaia di esempi, perchè difficili da vedere. Le stelle nane rosse e le nane brune sono più piccole e fredde rispetto al nostro Sole, e non brillano. Se le nane rosse possono essere paragonate alla brace rossa di un fuoco morente, le nane brune sarebbero le ceneri fumanti. Siccome sono così deboli, è plausibile che il Sole potrebbe avere un compagno nascosto, anche se è stata cercata nel cielo per molti anni con una varietà di strumenti.

Il telescopio più recente della NASA, l’Infrared Survey Explorer (WISE), potrà essere in grado di rispondere alla domanda su Nemesis una volta per tutte.


Scoprire nane brune nell’oscurità

WISE guarda il nostro universo, nella parte infrarossa dello spettro. Come il telescopio spaziale Spitzer, WISE è a caccia di calore. La differenza è che WISE ha un campo molto più vasto di azione ed è quindi in grado di acquisire una porzione maggiore del cielo per gli oggetti lontani. WISE ha iniziato la scansione del cielo il 14 gennaio e la NASA ha recentemente rilasciato le prime immagini della missione. La missione prevede la mappatura di tutto il cielo fino a ottobre, quando il liquido di raffreddamento della sonda si esaurirà. Parte della missione WISE è alla ricerca di nane brune e la NASA si aspetta di trovarne un migliaio di oggetti entro 25 anni luce del nostro Sistema Solare.

Davy Kirkpatrick del Nasa Processing and Analysis Center al Caltech non ha trovato nulla quando ha cercato Nemesis utilizzando i dati provenienti dai due Micron All Sky Survey (2MASS). Ora Kirkpatrick fa parte del team scientifico di WISE, pronto ad eseguire nuovamente la ricerca di eventuali segni di un compagno del nostro Sole. Kirkpatrick non pensa che Nemesis sia una nana rossa con un enorme orbita come descritta da Muller. A suo avviso, la descrizione Matese di Nemesis come un oggetto più piccolo e più vicino a cosa è più plausibile.
“Penso che la possibilità che il Sole abbia un compagno non è una idea folle”, ha detto Kirkpatrick. “Ci potrebbe essere un oggetto distante in una zona più stabile, con un’orbita più circolare, che è passato inosservato fino ad ora.”

Ned Wright, professore di astronomia e fisica presso UCLA e l’investigatore per la missione WISE ha detto che sarà facile vedere un oggetto con una massa un paio di volte quella di Giove entre 25.000 AU di distanza, come suggerito dal Matese. “Questo perché Giove è come una nana bruna”, ha detto Wright. “Ma per i pianeti meno grandi di Giove nel Sistema Solare esterno lontano, WISE sarà meno sensibile.” Né Kirkpatrick, né Wright pensano che Nemesis perturbi la nube di Oort e devii le comete verso la Terra, perché immaginano un orbita più benigna, e preferiscono darle il nome di “Tyche” (la buona sorella). Indipendentemente da ciò che si aspettano di trovare, la ricerca di WISE non si concentrerà su una particolare regione del cielo.
“La grande cosa WISE, come è stato annche per 2MASS, è che si tratta di un sondaggio di tutto il cileo”, ha detto Kirkpatrick. “Ci saranno alcune regioni come il piano galattico in cui le osservazioni saranno meno sensibili perchè più affollate, ma noi cercheremo anche in quelle zone.” Probabilmente non avremo una risposta su Nemesis fino alla metà del 2013.  WISE necessita di scandagliare il cielo due volte, al fine di calcolare il tempo trascorso utilizzando immagini per individuare gli oggetti del Sistema Solare esterno. Il cambiamento di posizione di un oggetto tra il momento della prima scansione e il secondo dirà agli astronomi la posizione dell’oggetto e la sua orbita.

“Io sospetto che la ricerca di oggetti candidati terminerà entro la metà del 2012, ma poi potrebbe essere necessario fino a un anno di tempo per completare la conferma telescopica di questi oggetti”, ha detto Kirkpatrick. Nemesis anche se non venisse trovato, grazie a WISE conosceremo gli angoli più bui del Sistema Solare. Il telescopio potrà essere utilizzato per la ricerca di pianeti nani come Plutone che orbitano attorno al Sole sul largo piano dell’eclittica. Gli oggetti che compongono la Nube di Oort sono troppo piccoli e lontani per WISE, ma saremo in grado di monitorare le comete e gli asteroidi potenzialmente pericolosi, che orbitano più vicini alla Terra.

adattamento a cura di Arthur McPaul

English 




Sun’s Nemesis Pelted Earth with Comets, Study Suggests
By Leslie Mullen
Astrobiology Magazine
posted: 11 March 2010
08:16 a
A dark object may be lurking near our solar system, occasionally kicking comets in our direction. 
Nicknamed “Nemesis” or “The Death Star,” this undetected object could be a red or brown dwarf star, or an even darker presence several times the mass of Jupiter.
Why do scientists think something could be hidden beyond the edge of our solar system? Originally, Nemesis was suggested as a way to explain a cycle of mass extinctions on Earth. 
The paleontologists David Raup and Jack Sepkoski claim that, over the last 250 million years, life on Earth has faced extinction in a 26-million-year cycle. Astronomers proposed comet impacts as a possible cause for these catastrophes. 

Our solar system is surrounded by a vast collection of icy bodies called the Oort Cloud. If our Sun were part of a binary system in which two gravitationally-bound stars orbit a common center of mass, this interaction could disturb the Oort Cloud on a periodic basis, sending comets whizzing towards us.
An asteroid impact is famously responsible for the extinction of the dinosaurs 65 million years ago, but large comet impacts may be equally deadly. A comet may have been the cause of the Tunguska event in Russia in 1908. That explosion had about a thousand times the power of the atomic bomb dropped on Hiroshima, and it flattened an estimated 80 million trees over an 830 square mile area. 

While there’s little doubt about the destructive power of cosmic impacts, there is no evidence that comets have periodically caused mass extinctions on our planet. The theory of periodic extinctions itself is still debated, with many insisting that more proof is needed. Even if the scientific consensus is that extinction events don’t occur in a predictable cycle, there are now other reasons to suspect a dark companion to the Sun. 

The Footprint of Nemesis
A recently-discovered dwarf planet, named Sedna, has an extra-long and usual elliptical orbit around the Sun. Sedna is one of the most distant objects yet observed, with an orbit ranging between 76 and 975 AU (where 1 AU is the distance between the Earth and the Sun). Sedna’s orbit is estimated to last between 10.5 to 12 thousand years. Sedna’s discoverer, Mike Brown of Caltech, noted in a Discover magazine article that Sedna’s location doesn’t make sense.

“Sedna shouldn’t be there,” said Brown. “There’s no way to put Sedna where it is. It never comes close enough to be affected by the Sun, but it never goes far enough away from the Sun to be affected by other stars.” 
Perhaps a massive unseen object is responsible for Sedna’s mystifying orbit, its gravitational influence keeping Sedna fixed in that far-distant portion of space. 

“My surveys have always looked for objects closer and thus moving faster,” Brown said to Astrobiology Magazine. “I would have easily overlooked something so distant and slow moving as Nemesis.”  
John Matese, Emeritus Professor of Physics at the University of Louisiana at Lafayette, suspects Nemesis exists for another reason. The comets in the inner solar system seem to mostly come from the same region of the Oort Cloud, and Matese thinks the gravitational influence of a solar companion is disrupting that part of the cloud, scattering comets in its wake. His calculations suggest Nemesis is between 3 to 5 times the mass of Jupiter, rather than the 13 Jupiter masses or greater that some scientists think is a necessary quality of a brown dwarf. Even at this smaller mass, however, many astronomers would still classify it as a low mass star rather than a planet, since the circumstances of birth for stars and planets differ.
The Oort Cloud is thought to extend about 1 light year from the Sun. Matese estimates Nemesis is 25,000 AU away (or about one-third of a light year). The next-closest known star to the Sun is Proxima Centauri, located 4.2 light years away.

Richard Muller of the University of California Berkeley first suggested the Nemesis theory, and even wrote a popular science book on the topic. In his view, Nemesis is a red dwarf star 1.5 light years away. Many scientists counter that such a wide orbit is inherently unstable and could not have lasted long — certainly not long enough to have caused the extinctions seen in Earth’s fossil record. But Muller says this instability has resulted in an orbit that has changed greatly over billions of years, and in the next billion years Nemesis will be thrown free of the solar system. 

Binary star systems are common in the galaxy. It is estimated that one-third of the stars in the Milky Way are either binary or part of a multiple-star system. 
Red dwarfs are also common — in fact, astronomers say they are the most common type of star in the galaxy. Brown dwarfs are also thought to be common, but there are only a few hundred known at this time because they are so difficult to see. Red and brown dwarfs are smaller and cooler than our Sun, and do not shine brightly. If red dwarfs can be compared to the red embers of a dying fire, then brown dwarfs would be the smoldering ash. Because they are so dim, it is plausible that the Sun could have a secret companion even though we’ve searched the sky for many years with a variety of instruments.
NASA’s newest telescope, the Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), may be able to answer the question about Nemesis once and for all.
Finding Dwarfs in the Dark WISE looks at our universe in the infrared part of the spectrum. Like the Spitzer Space telescope, WISE is hunting for heat. The difference is that WISE has a much wider field of view, and so is able to scan a greater portion of the sky for distant objects.
WISE began scanning the sky on January 14, and NASA recently released the mission’s first images. The mission will map the entire sky until October, when the spacecraft’s coolant runs out. 
Part of the WISE mission is to search for brown dwarfs, and NASA expects it could find one thousand of the dim stellar objects within 25 light years of our solar system. 

Davy Kirkpatrick at NASA’s Infrared Processing and Analysis Center at Caltech found nothing when he searched for Nemesis using data from the Two Micron All Sky Survey (2MASS). Now Kirkpatrick is part of the WISE science team, ready to search again for any signs of a companion to our Sun. 
Kirkpatrick doesn’t think Nemesis will be the red dwarf star with an enormous orbit described by Muller. In his view, Matese’s description of Nemesis as a low mass object closer to home is more plausible.
“I think the possibility that the Sun could harbor a companion of another sort is not a crazy idea,” said Kirkpatrick. “There might be a distant object in a more stable, more circular orbit that has gone unnoticed so far.”
Ned Wright, professor of astronomy and physics at UCLA and the principle investigator for the WISE mission said that WISE will easily see an object with a mass a few times that of Jupiter and located 25,000 AU away, as suggested by Matese. 

“This is because Jupiter is self-luminous like a brown dwarf,” said Wright. “But for planets less massive than Jupiter in the far outer solar system, WISE will be less sensitive.”
Neither Kirkpatrick nor Wright think Nemesis is disrupting the Oort cloud and sending comets towards Earth, however.  Because they envision a more benign orbit, they prefer the name “Tyche” (the good sister). 
Regardless of what they expect to find, the WISE search won’t focus on one particular region of the sky.
“The great thing about WISE, as was also true of 2MASS, is that it’s an all-sky survey,” said Kirkpatrick. “There will be some regions such as the Galactic Plane where the observations are less sensitive or fields more crowded, but we’ll search those areas too. So we’re not preferentially targeting certain directions.”
We may not have an answer to the Nemesis question until mid-2013. WISE needs to scan the sky twice in order to generate the time-lapsed images astronomers use to detect objects in the outer solar system. The change in location of an object between the time of the first scan and the second tells astronomers about the object’s location and orbit. 

“I don’t suspect we’ll have completed the search for candidate objects until mid-2012, and then we may need up to a year of time to complete telescopic follow-up of those objects,” said Kirkpatrick.
Even if Nemesis is not found, the WISE telescope will help shed light on the darkest corners of the solar system. The telescope can be used to search for dwarf planets like Pluto that orbit the Sun off the solar system’s ecliptic plane. The objects that make up the Oort Cloud are too small and far away for WISE to see, but it will be able to track potentially dangerous comets and asteroids closer to home.

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