3I/ATLAS è fatto di antimateria?

AUTORE: Avi Loeb – 21 Agosto 2025 – Vai all’articolo originale LINK

Un’illustrazione di un artista di un sistema di propulsione ad antimateria. (Credito: NASA/MSFC/Wikimedia)

L’analisi dettagliata dell’immagine del telescopio spaziale Hubble del nuovo oggetto interstellare 3I/ATLAS (discussa qui e qui), implica una densità di colonna totale delle particelle di polvere inferiore a 10^{-4} grammi per centimetro quadrato. Indipendentemente dalla distribuzione dimensionale delle particelle di polvere, questa bassa densità di colonna implica che la polvere responsabile della luminescenza attorno a 3I/ATLAS non è opaca alla luce solare.

Considerando ciò, la maggior parte della luce solare riflessa deve provenire dalla superficie solida del nucleo di 3I/ATLAS. In base alla luminosità del nucleo, il suo raggio implicito è di circa 10 chilometri diviso per la radice quadrata dell’albedo (riflettività) in unità del 5%. Per lo stesso motivo, la maggior parte dell’arrossamento osservato nello spettro di 3I/ATLAS deve provenire dalla superficie del nucleo. Questo aspetto ricorda la superficie rossa degli oggetti della cintura di Kuiper, come Arrokoth, che sono stati esposti a una dose simile di raggi cosmici interstellari.

La luminosità osservata di 3I/ATLAS è di circa 10 gigawatt. L’interpretazione più semplice è che provenga dalla riflessione della luce solare, il che implica un raggio dell’oggetto di 3-10 chilometri. Tuttavia, i precedenti oggetti interstellari, 1I/’Oumuamua e 2I/Borisov, avevano entrambi un raggio di centinaia di metri e ci si aspetterebbe di trovare molti più oggetti interstellari di dimensioni simili prima di scoprire una roccia interstellare cento volte più grande e un milione di volte più massiccia. Come sostenuto nel mio primo articolo su 3I/ATLAS (accessibile qui), il serbatoio di materiali rocciosi nello spazio interstellare può fornire solo una rara roccia di 10 chilometri ogni 10.000 anni o più.
Sepolto nella raffica di centinaia di email che avevo ricevuto oggi, c’era una domanda molto interessante: “3I/ATLAS è fatto di antimateria?”

Prima della mia corsa mattutina all’alba, ho calcolato il tasso di annichilazione della polvere zodiacale ambientale nel piano eclittico del sistema solare, nel caso in cui la superficie del nucleo di 3I/ATLAS la raccolga, supponendo che tale superficie sia composta da antiatomi. Per un raggio nucleare di 10 chilometri, il risultato è stata una luminosità gamma di pochi gigawatt, casualmente paragonabile alla potenza emessa da 3I/ATLAS nella luce visibile. Per giustificare la luce osservata, questa potenza in radiazione ad alta energia deve essere elaborata attraverso una coltre opaca di materia vicino alla superficie di 3I/ATLAS con una temperatura effettiva della fotosfera simile a quella del Sole.

La maggior parte della potenza di annichilazione dovrebbe provenire dal lato rivolto in avanti di 3I/ATLAS mentre si muove attraverso il mezzo zodiacale ambiente, per lo stesso motivo per cui la parte anteriore del nostro corpo si bagna di più quando corriamo sotto la pioggia. Sarebbe possibile distinguere il riscaldamento sul fronte in movimento in avanti dal riscaldamento solare quando 3I/ATLAS raggiungerà il perielio, poiché il suo moto in quel momento sarà perpendicolare alla direzione del Sole. Viaggiare attraverso il mezzo interstellare causerebbe un’erosione trascurabile della superficie per un oggetto di 10 chilometri.

Il processo di annichilazione dovrebbe generare raggi gamma e raggi X residui che potrebbero essere rilevati dal Fermi Gamma-Ray Space Telescope o dall’Osservatorio a raggi X Chandra man mano che l’oggetto si avvicina alla Terra. Speriamo che entrambi i telescopi osservino 3I/ATLAS nei prossimi mesi.

La possibilità che 3I/ATLAS sia fatto di antimateria è piuttosto esotica. L’antimateria non può sopravvivere all’annichilazione con la materia alle alte densità che caratterizzavano l’universo primordiale. Viene creato da processi ad alta energia in quantità trascurabili rispetto al serbatoio di materia all’interno della maggior parte degli ambienti astrofisici. Pertanto, un’astronave potrebbe contenere grandi quantità di antimateria come carburante o involucro, solo se il suo costruttore fosse in grado di produrre questa rara sostanza su scala tecnologica. La miscela di materia e antimateria offre il combustibile più efficiente, che converte la massa in energia con un’efficienza del 100%.

Sulla Terra, creare antimateria è molto costoso. Gli acceleratori di particelle al CERN producono un centesimo di nanogrammo (10⁻¹¹ grammi) di antimateria al costo di un chilogrammo (10³ grammi) d’oro.

Il costo per produrre 1 grammo di antimateria è quindi di circa 5 quadrilioni di dollari. Al CERN vengono prodotti atomi di antiidrogeno per verificare se si comportano come gli atomi di idrogeno, come previsto dai principi fondamentali della meccanica quantistica. Una delle sfide principali è un metodo per immagazzinare l’antimateria proteggendola dall’annichilazione con l’abbondante materia che la circonda.

Naturalmente, l’antimateria può essere prodotta sia creando un mezzo estremamente caldo dove si formano coppie di particelle energetiche, sia attraverso processi nucleari, come il decadimento di nuclei atomici instabili. Ad esempio, gli isotopi radioattivi in una banana producono circa un positrone (antielettrone) all’ora.

Nello stato attuale della nostra tecnologia e scienza, è una sfida insormontabile produrre antimateria in quantità sufficienti per alimentare o costruire un’astronave. Ciò non dovrebbe tuttavia scoraggiarci dal cercare qualsiasi emissione anomala di raggi gamma o raggi X da 3I/ATLAS a livelli di flusso rilevabili dal Fermi Gamma-Ray Space Telescope o dall’Osservatorio a raggi X Chandra.