asteroidi con anelli
  • Categoria dell'articolo:Scienza
  • Ultima modifica dell'articolo:24 Marzo 2023

Fino a poco tempo fa si pensava che solo i pianeti, e in particolare i pianeti giganti, potessero avere anelli. Nel caso del nostro sistema solare, è risaputo che Saturno li esibisce vistosi e spettacolari. Tuttavia, è molto meno noto che anche Giove, Urano Nettuno ne abbiano di propri, sebbene siano molto più deboli e sottili di quelli di Saturno.

Tutto ciò che si pensava di sapere sugli anelli è cambiato nel 2013, quando, utilizzando una tecnica molto precisa chiamata occultazione stellare, viene scoperto un anello attorno a Chariclo, un piccolo corpo ghiacciato nel sistema solare di appena 250 chilometri di diametro.

Chariclo appartiene a una famiglia di oggetti noti come centauri, piccoli corpi ghiacciati con orbite comprese tra quella di Giove e Nettuno. Hanno una doppia natura: a volte si comportano come corpi inattivi e altre volte come comete attive. Da qui il suo nome, ispirato a creature mitologiche metà cavallo metà umano.

La scoperta di questo anello attorno a un corpo non planetario come Chariclo è stata una sorpresa che ha scatenato più domande che certezze: come si era formato?, come era tenuto confinato?, quanti anni aveva?, quanto poteva durare prima di scomparire?

La rivoluzione degli anelli

Ma la sorpresa non è finita qui. Poco tempo dopo furono raccolte prove, ottenute anche attraverso la tecnica delle occultazioni stellari, che sembravano suggerire che anche un altro centauro chiamato Chirone (grande circa 200 chilometri) potesse avere un proprio anello. La rivoluzione degli anelli attorno a corpi non planetari era appena cominciata.

Ma prima di addentrarci nelle nuove scoperte, dopo le rilevazioni nei centauri Cariclo e Chirone, andiamo a descrivere in cosa consiste la tecnica dell’occultazione stellare, che sta dando risultati così spettacolari.

In sostanza si tratta di un metodo molto basilare, poiché consiste nel prevedere e osservare quando un corpo del sistema solare passa davanti a una stella, bloccandone la luce. Osservando l’occultazione da vari punti della superficie terrestre, saremo in grado di ricostruire con grande precisione la forma del corpo e ottenere informazioni paragonabili a quelle che si otterrebbero da una missione spaziale su un tale corpo.

Il problema, come spesso accade, sta nei dettagli, poiché prevedere un’occultazione stellare non è impresa facile.

Per cominciare, la dimensione apparente nel cielo di questi oggetti distanti del Sistema Solare è molto piccola: dell’ordine di dieci o poche decine di milliarc secondi (1 milliarc secondo equivale a 1/3600.000 gradi). Per darci un’idea, un oggetto con una dimensione nel cielo di 30 milliarc secondi equivale a una moneta da un euro vista da… 140 chilometri!

Ma non solo le piccole dimensioni di questi oggetti complicano le previsioni. È anche reso difficile dalla grande incertezza nelle loro orbite, il che significa che non sappiamo con grande precisione dove si troveranno nel cielo in un dato momento.

E per complicare ulteriormente le cose, la posizione delle stelle stesse nel cielo deve essere conosciuta con squisita precisione, cosa che è stata possibile solo in tempi recenti grazie alle misurazioni del satellite Gaia dell’ESA.

Nonostante tutte le difficoltà, finora siamo riusciti a prevedere e rilevare circa 140 occultazioni prodotte da circa 50 di questi corpi distanti.

Purtroppo solo una ventina di esse sono state osservate da più di due punti, condizione necessaria per ottenere misurazioni precise della forma e delle dimensioni dell’oggetto.

Altre sorprese inanellate

È stata la previsione e il rilevamento di una di queste occultazioni stellari da parte del pianeta nano Haumea, il 21 gennaio 2017, che ha permesso di misurare con grande precisione la forma tridimensionale, le dimensioni e la densità di questo oggetto di circa 1.600 chilometri di diametro metà. E, oh ​​sorpresa, era anche circondato da un anello!

Questo pianeta nano (categoria a cui ora appartiene Plutone) fa parte della famiglia degli oggetti transnettuniani; cioè orbitano oltre Nettuno, nei confini ghiacciati del nostro sistema solare.

Dopo la scoperta di un nuovo anello attorno a un corpo non planetario è diventato chiaro che non solo i centauri, ma anche gli oggetti transnettuniani potevano averli. Queste strutture ad anello sembrano essere composte da ghiaccio d’acqua, insieme a particelle di polvere e altro ghiaccio.

Ed è così che sono andate le cose fino a quando, raccogliendo dati dalle occultazioni stellari tra il 2018 e il 2021 dell’oggetto transnettuniano Quaoar (che ha una dimensione di circa 1.100 chilometri), viene scoperto un altro anello attorno a questo pianeta nano. Parleremmo solo di un altro rilevamento (e sono quattro!) se non fosse per il fatto che questo anello è dove non dovrebbe essere.

Fino ad ora, tutti gli anelli scoperti sono stati localizzati abbastanza vicino ai loro corpi originari, all’interno del cosiddetto limite di Roche, dove le forze di marea impediscono al materiale con densità ragionevoli di aggregarsi per formare un satellite. Ebbene, l’anello di Quaoar è al di fuori del suddetto limite. Stiamo, quindi, vedendo qualcosa di teoricamente impossibile: un anello dove in realtà dovrebbe esserci una luna.

Una possibile spiegazione è che si verificano collisioni elastiche tra le particelle dell’anello Quaoar che impediscono loro di “fondersi” per formare un satellite. Inoltre, la nuova scoperta conferma che gli anelli attorno a questi corpi sembrano essere molto più comuni di quanto pensassimo: forse circa il 20-25% degli oggetti transnettuniani e centauri potrebbero avere anelli.

Terra ignota

Tutti gli anelli scoperti sono, curiosamente, molto vicini alla cosiddetta risonanza spin-orbita 3:1. Ciò significa che i corpi ruotano su se stessi tre volte nello stesso tempo in cui una particella anulare compie un’orbita completa attorno all’oggetto. Questa relazione sembra essere di grande importanza nel confinamento e nella stabilità di questi anelli.

Ancora non ne conosciamo l’origine o l’età, anche se sospettiamo che possano essere formati da materiale strappato dalla superficie stessa degli oggetti che circondano da collisioni o da rotazioni molto veloci. La loro longevità è per ora un mistero, ma devono essere relativamente stabili e avere una vita lunga per poterne rilevare almeno quattro.

Nei prossimi anni assisteremo alla scoperta di molti altri anelli attorno a centauri e oggetti transnettuniani, facendo luce su questi e altri misteri irrisolti. E così, ancora una volta, cambierà l’attuale paradigma sulla fisica del nostro sistema solare e di altri sistemi planetari.

Autore

Pablo Santos SanzIstituto di astrofisica dell’Andalusia (IAA-CSIC)