Vedere gli asteroidi con le onde radio

Recentemente è stato possibile vedere due asteroidi utilizzando le onde radio con due diverse tecniche.

Le onde radio sono sempre più utili per studiare gli oggetti del sistema solare in vari modi. Utilizzando micro-onde di lunghezza millimetrica, con una antenna passiva riusciamo a vedere l' emissione termica (o radiazione di corpo nero) da parte di oggetti che sono più lontani di noi dal Sole e quindi più freddi della Terra. Usando il radar, invece, riusciamo a inviare attivamente un fascio di onde radio che poi vengono riflesse e rivelate se l'oggetto è sufficientemente vicino e abbastanza grande.

Cominciamo con il metodo "passivo". L'immagine in apertura mostra l'asteroide (3) Giunone in rotazione, partendo da una serie di "immagini termiche" ottenute con la Atacama Large Millimeter / submillimeter Array ( ALMA). Le 10 immagini riprese da Alma sono state opportunamente riprocessate per mostrare le minime variazioni di luminosità legate a dettagli topografici con diverse temperature. Si tratta di una visione senza precedenti della superficie di quello che è uno dei principali membri della fascia principale degli asteroidi, il terzo ad essere scoperto dopo Cerere e Vesta (da qui il numero identificativo 3).

"In contrasto con i telescopi ottici, che catturano la luce riflessa dal Sole, le nuove immagini ALMA mostrano la luce propria emessa a lunghezza d'onda millimetrica dagli asteroidi", ha detto Todd Hunter, un astronomo con il National Radio Astronomy Observatory (NRAO). Secondo Hunter: "Utilizzando ALMA per registrare l'emissione termica da asteroidi come Giunone e altri corpi del nostro sistema solare, gli astronomi saranno in grado di studiarne la forma, la composizione e le proprietà superficiali"

L'osservazione ALMA, sottoposta all' Astrophysical Journal, comprende 10 immagini singole e documenta circa il 60 per cento di una rotazione dell'asteroide, che richiede circa 7.2 ore. E' stata condotta a una lunghezza d'onda di 1.3 mm nel corso di quattro ore il 19 ottobre 2014, quando Giunone era a circa 295 milioni km dalla Terra. In queste immagini, l'asse di rotazione dell'asteroide punta lontano dalla Terra, rivelando princpalmente l'emisfero sud dell'oggetto. La temperatura superficiale registrata in queste osservazioni è di 197K (-76 °C) mentre nelle zone più calde illuminate dal sole raggiungeva 215K (-58 °C). Nella configurazione utilizzata, ALMA ha raggiunto una risoluzione di 42 milliarcosecondi d'arco, paragonabile a quella ottenuta nel visibile con il telescopio spaziale Hubble; questo significa, alla distanza dell'asteroide, un potere risolutivo di circa 60 chilometri, un quarto del diametro di Giunone che è stato stimato in media pari a 259±4 km. Questa risoluzione è un grande miglioramento rispetto precedenti osservazioni fatte a lunghezze d'onda simili, ed è sufficiente a risolvere chiaramente la forma dell'asteroide (simile a un'enorme patata, come già suggerito dalle curve di luce nel visibile) e intravedere qualche dettaglio più caratteristico della superficie.

L'animazione dei 10 frames. Credit: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ).

Giunone farà il suo incontro ravvicinato con la Terra nel mese di novembre 2018 (opposizione). Dal momento che l'asteroide sarà molto più vicino di quanto non fosse in queste osservazioni, ALMA sarà in grado di raddoppiare la risoluzione, potenzialmente rivelando nuovi dettagli su questo oggetto intrigante. Pur essendo uno degli oggetti più grandi nella fascia degli asteroidi, la massa di Giunone è solo una piccola percentuale rispetto al più grande abitante di questa regione, il pianeta nano Cerere, che sta per essere esplorato da vicino con la sonda Dawn della NASA.

"Questa nuova osservazione dimostra chiaramente che ALMA sarà uno strumento molto potente per studiare asteroidi", ha detto l'astronomo NRAO Arielle Moullet. "Alla sua massima risoluzione, ALMA è abbastanza potente per risolvere la superficie di molti asteroidi". Giunone è uno dei cinque obiettivi selezionati per lo studio durante la campagna "ALMA Long Baseline" per testare le capacità ad alta risoluzione del telescopio, ottenuto quando le antenne sono al loro massimo di separazione: fino a 15 chilometri di distanza. Gli altri obiettivi comprendono la protoplanetario Tau disco HL, il SDP.81 Galassia gravitazionalmente lensed, la stella Mira, e quasar 3C138.

L'atro metodo "attivo" è quello Radar, già in uso da tempo. L'ultimo oggetto ad essere osservato con questa tecnica è stato 2015 FW117, un piccolo NEO osservato con l'antenna americana di Goldstone il 1 Aprile, quando era alla minima distanza di circa 1.4 milioni di km dalla Terra. Nella sequenza mostrata in basso, le "immagini" sono state riprese a intervalli di circa 20 minuti e in realtà rappresentano con diversi toni di grigio l'intensità del segnale riflesso dall'oggetto, al variare della velocità rispetto a noi (direzione orizzontale) e del ritardo temporale dell'eco (in verticale); questi due parametri sono di fatto legati alla posizione geometrica dei punti sul'asteroide, proiettati sul piano della sua orbita.

La terra si trova naturalmente in alto (è l'antenna che illumina l'asteroide con le onde radio!) e la risoluzione è dell'ordine dei 4m; l'assenza di una variazione apprezzabile tra le immagini suggerisce che l'oggetto abbia una rotazione decisamente lenta, contrariamente a quello che avviene spesso per oggetti così piccoli che roteano anche più volte al minuto.

Riferimenti: -
http://www.almaobservatory.org/en/press-room/press-releases/819-asteroid-juno-seen-traveling-through-space-in-new-alma-images-and-animation- http://arxiv.org/pdf/1503.02650v2.pdf
- http://echo.jpl.nasa.gov/asteroids/2015FW117/2015FW117_planning.html