L’impatto su Giove del 2009 studiato in maggior dettaglio

Nel luglio 1994 astronomi professionisti e non furono affascinati dalla Cometa Shoemaker Levy 9 che, dopo essersi frammentata in numerosi pezzi, penetrò nell’atmosfera del gigante Giove. Mentre questi impatti di nuclei cometari su pianeti sono estremamente rari, un secondo evento si verificò quindici anni più tardi, nel luglio 2009. L’oggetto responsabile dell’impatto del 2009 non fu osservato direttamente, così che i ricercatori hanno potuto fare solo delle supposizioni sull’oggetto caduto in base alle interferenze nell’atmosfera gioviana. Qui sopra, Giove nel 2009 dopo essere stato colpito dall’oggetto. Crediti: Infrared Telescope Facility, NASA.

Una nuova ricerca compiuta da Jarrad Pond dell’University of Central Florida e da un team di ricercatori dell’University of Central Florida e dell’University of California a Santa Cruz, ha lo scopo di aiutare a determinare l’oggetto responsabile dell’impatto avvenuto nel luglio 2009 che non è stato osservato in modo diretto. Non avendo un’osservazione diretta di quanto è avvenuto, i ricercatori hanno utilizzato delle simulazioni numeriche alla scopo di comprendere meglio l’oggetto responsabile dell’enorme disturbo prodottosi nell’atmosfera gioviana.

Utilizzando un codice di idrodinamica in 3D, il team ha modellato gli impatto di otto differenti oggetti (impattatori), in particolare di 0,5 e di 1 chilogrammo, con differenti densità e composizione (di tipo basaltico e di tipo ghiacciato). Utilizzando lo stesso angolo di incidenza (69 gradi) e la stessa velocità di impatto (61,4 km/s) il team è stato in grado di restringere la dimensione potenziale e la composizione dell’oggetto responsabile dell’impatto del 2009.

Confronto tra la distribuzione di densità atmosferica durante la penetrazione di due oggetti, uno simula l’entrata di un frammento della Shoemaker Levy 9 nel 1994 (a sinistra) e l’altro quello dell’oggetto del 2009. Crediti: Pond et al, 2012.

Confrontando i risultati delle simulazione dell’impatto del 2009 con le simulazione dell’evento della Shoemaker-Levy 9, sono state osservate delle differenze nello sviluppo del pennacchio. L’angolo di impatto del 2009 sembra aver portato ad una profondità inferiore come anche alla formazione di un pennacchio più piccolo e più lento nel suo sviluppo. Le simulazioni hanno rivelato che gli eventi con oggetti di 0,5 chilogrammi produtono pennacchi più piccoli e più lenti, mentri gli eventi con impattatori di 1 chilogrammo portano a pennacchi più grandi e più rapidi.

La struttura a forma di pennacchio nel caso dell’impatto del 2009. Viene riportata la velocità dell’impatto lungo l’asse x. In alto a sinistra l’oggetto di 0,5 chilogrammi è composto di ghiaccio poroso; in alto a destra invece è di un chilogrammo e composto di ghiaccio poroso; in basso a sinistra l’oggetto è di 0,5 chilogrammi di basalto poroso; a destra, di un chilogrammo dello stesso materiale. Crediti Pond et al., 2012.

Le profondità di penetrazione degli impattatori sembrano essere legate alla natura dell’impattatore stesso, ossia dell’oggetto della simulazione. Dato un angolo di impatto fisso, tanto più grande e più denso è l’oggetto che impatta tanto più profondamente l’oggetto penetra nell’atmosfera di Giove. Quando il team di ricercatori ha confrontato le conseguenze dell’impatto della Shoemaker-Levy 9 con quello del 2009 sono state osservate numerose differenze. I disturbi prodotti dalla Shoemaker-Levy 9 nell’atmosfera gioviana erano significativamente più grandi e più rapidi di quelli prodotti durante l’impatto del 2009.

In questa tabella sono riportati i vari oggetti utilizzati dal team nelle loro simulazioni. Crediti: Pond et al, 2012.

Degli otto oggetti modellati dalle simulazioni del gruppo di ricercatori, la maggior parte degli oggetti di 0,5 chilogrammi non ci permette di spiegare i disturbi osservati nell’atmosfera di Giove durante l’impatto del 209. Gli oggetti più piccoli sembrano non possano penetrare abbastanza da giustificare la presenza di ammoniaca osservata nella stratosfera del pianeta. Visti i risultati degli oggetti di 0,5 chilogrammi, il team è stato in grado di selezionare un limite più piccolo per quanto riguarda la dimensione e la stima della densità per l’oggetto impattato nel 2009. Sebbene la maggior parte degli oggetti di 0,5 chilogrammi non siano in grado di spiegare l’evento e siano stati  perciò scartati, in realtà un oggetto di basalto di 0,5 chilogrammi e tutti gli impattatori con 1 chilogrammo di massa sono penetrati abbastanza nell’atmosfera gioviana da raggiungere il livello delle nubi di ammoniaca allo stato ghiacciato nella troposfera.

Il gruppo di ricerca afferma che sono necessarie ulteriori simulazioni allo scopo di trovare dei vincoli nelle caratteristiche di impatto con parametri addizionali. Inoltre, il team afferma che bisognerà analizzare il trasporto di ammoniaca dall’alta troposfera alla stratosfera prodotto dai pennacchi.

Si spera che, con ulteriori ricerche, sarà possibile perfezionare il modello e trovare le cause dei disturbi atmosferici legati all’impatto del luglio 2009.

Il lavoro è stato pubblicato su The Astrophysical Journal: http://iopscience.iop.org/0004-637X/745/2/113 .

Fonte: “Numerical Modeling of the 2009 Impact Event On Jupiter”, Jarrad W. T. Pond, et al., ApJ, 745:113, 1 febbraio 2012, disponibile anche su ArXiv alla pagina: http://arxiv.org/pdf/1203.5356v1.pdf .

Per ulteriori informazioni: Un altro colpo inferto al pianeta Giove (2009): http://tuttidentro.wordpress.com/2009/07/25/un-altro-colpo-inferto-al-pianeta-giove/

Per volete leggere sull’impatto avvenuto nel 2010:

Un nuovo impatto su Giove (2010): http://tuttidentro.wordpress.com/2010/08/25/un-nuovo-impatto-su-giove/

Impatto su Giove (2010): http://tuttidentro.wordpress.com/2010/10/28/impatto-su-giove/

Sabrina