Ancora notizie dalla cometa ISON: ospitava una rara forma di azoto

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Credit: NAOJ

Un team di astronomi guidato dal Ph.D. Yoshiharu Shinnaka e dal professor Hideyo Kawakita, entrambe della Kyoto Sangyo University, hanno avuto l'occasione di tenere sotto osservazione la cometa ISON durante la sua luminosa performance di novembre 2013, con il Subaru Telescope presso l'Osservatorio di Mauna Kea, nelle Hawaii.

Lo strumento High Dispersion Spectrograph (HDS), uno spettrografo in luce visibile montato sua configurazione Nasmyth (una variante del Cassegrain), ha rilevato due forme di azoto, ¹⁴NH2 e ¹⁵NH2.

Tra le due, questa è la prima volta in cui l'isotopo ¹⁵NH2 è stato chiaramente individuato in una cometa.

La C/2012 S1 ISON, definita "Cometa del Secolo" non appena scoperta il 21 settembre 2012, ci ha fatto stare con il fiato sospeso lo scorso 28 novembre, quando ha dovuto affrontare il momento più difficile del suo insidioso viaggio dalla Nube di Oort verso il Sistema Solare interno.
Due settimane prima del perielio, la ISON si era esibita in un improvviso outburst che aveva catapultato la soglia di visibilità fino ai livelli dell'occhio umano. Purtroppo, però, da suo passaggio ravvicinato con il Sole ne rimase ben poco: perse gran parte della sua massa, svanendo lentamente nello spazio nei giorni successivi.

Il team osservò con successo la cometa ISON il 15 e il 16 novembre UT, proprio durante l'outburst iniziato il 14 novembre.
Lo spettro aveva mostrato molte righe di emissioni di gas come C2, NH2, H2O+, O, Na.

Credit: NAOJ

L'osservazione aveva chiaramente rilevato ¹⁵NH2 nella cometa e la squadra aveva calcolato il rapporto di ammoniaca cometaria tra ¹⁴N/¹⁵N (139 ± 38), risultato in linea con gli spettri di altri dodici comete (¹⁴N/¹⁵N ~ 130).
In poche parole, la ISON era risultata una tipica cometa.

Ma le comete sono oggetti relativamente piccoli e interessanti perché, composti per lo più di polveri e ghiaccio, si sono formati 4,6 miliardi di anni fa, quando il nostro Sistema Solare era ancora agli albori e resistono indisturbate in fredde regioni lontane, come fascia di Kuiper e la nube di Oort, conservano le informazioni sulle condizioni fisiche e chimiche del sistema solare primordiale. Per cui, i diversi elementi in esse contenuti forniscono indizi importanti sull'origine e l'evoluzione del nostro sistema e della vita.

Ma gli scienziati ancora non sanno esattamente come le molecole cometarie si separino in isotopi con diverse abbondanze.

L'ammoniaca (NH3) è una molecola particolarmente importante, perché è il più abbondante cuscinetto di azoto volatile per il ghiaccio cometario ed è una delle molecole più semplici del gruppo amminico (–NH2), strettamente legato alla vita. Ciò significa che queste forme di azoto potrebbero essere il collegamento tra lo spazio interstellare e la vita sulla Terra.

Poiché l'ammoniaca è il principale vettore di azoto in una cometa, è necessario non tenerne conto per comprendere il comportamento dei singoli elementi. Ma l'individuazione diretta di ammoniaca cometaria è difficile ed esistono solo pochi casi.
Pertanto, il team si è concentrato sullo studio della forma NH2, che si è sviluppata dopo che l'ammoniaca è stata ripartita dalla luce (fotodissociazione) nella chioma della cometa.
Il tutto è stato possibile anche grazie ad un po' di fortuna, studiando la cometa proprio nel momento di maggiore attività, mentre si stava avvicinando al Sole.
Ulteriore vantaggio è stato che NH2, un derivato di ammoniaca (NH3), è facilmente osservabile nella lunghezza d'onda ottica e, nelle vicinanze, ci sono anche gli isotopi di azoto di ammoniaca cometaria.

Gli interessanti risultati sulla ISON supportano l'ipotesi che ci fossero due serbatoi distinti di azoto nella nebulosa solare: un gas primordiale N2 avente un valore protosolare di 14N/15N e molecole meno volatili aventi probabilmente un rapporto di 14N/15N pari a circa 150 nella nebulosa solare.

Nel caso di una densa nube molecolare, il rapporto isotopico di acido cianidrico (HCN) è simile a quella delle comete mentre il suo rapporto in ammoniaca è diverso dal valore cometario e questo potrebbe significare che l'ammoniaca si è formata in un ambiente con polveri a bassa temperatura e non nel gas della nube molecolare.
D'altra parte, esperimenti di laboratorio hanno già dimostrato che molecole complesse possono formarsi sulla superficie di polveri a bassa temperatura.
L'interno del nucleo cometario potrebbe quindi contenere molecole complesse strettamente connesse all'origine della vita sulla Terra.

E mentre il team spera di poter indagare ulteriormente sull'origine della cometa ISON e sul processo che l'ha portata alla disintegrazione, stiamo per entrare nel vivo di una grande missione dell'Agenzia Spaziale Europe ESA, Rosetta, che sta per raggiungere la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko e la scorterà fino al perielio a fine 2015.

Approfondimento:
- http://phys.org/news/2014-02-telescope-rare-nitrogen-comet-ison.html