PIANETI GIGANTI ALL'ORIGINE DI QUESTE STRUTTURE

Gli anelli dei centauri

La scoperta della presenza di due anelli intorno all’asteroide centauro Chariklo risale al 2014, in seguito ne sono stati scoperti altri attorno a Chirone, il primo oggetto di questa classe ad essere stato scoperto. Un team di ricercatori ha cercato ora di chiarire quali siano le origini di questi anelli e ha ipotizzato la presenza di strutture analoghe anche attorno agli altri centauri del Sistema solare. E i pianeti giganti in questa storia sembrano entrarci qualcosa. Lo studio è stato pubblicato su Astrophysical Journal Letters

Rappresentazione artistica degli anelli di Chariklo visti dall'interno. Crediti: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger

Rappresentazione artistica degli anelli di Chariklo visti dall’interno. Crediti: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger

I centauri sono una classe di pianeti minori che descrivono un’orbita intorno al Sole che incrocia in qualche modo, o ha incrociato, quella dei pianeti giganti del nostro Sistema solare. Occorre tener presente che la definizione riferita al termine centauro varia al variare della fonte di riferimento: mentre infatti per la IAU essi sono corpi celesti con perielio oltre l’orbita di Giove e dal semiasse maggiore inferire a quello di Nettuno, la NASA definisce centauri quegli oggetti il cui semiasse maggiore è compreso tra le 5,5 e le 31,1 unità astronomiche. I centauri comunque sono noti per non descrivere orbite stabili e possono essere espulsi dal Sistema solare in seguito all’interazione gravitazionale con i giganti gassosi.

Distribuzione delle orbite dei pianeti minori noti come centauri. Crediti: Minor Planet Center Orbit database (MPCORB)

Distribuzione delle orbite dei pianeti minori noti come centauri.
Crediti: Minor Planet Center Orbit database (MPCORB)

Molto probabilmente costituiscono una condizione orbitale intermedia per i corpi celesti provenienti dalla fascia di Edgeworth-Kuiper che stanno per trasformarsi in comete a corto periodo della famiglia delle comete gioviane. La loro evoluzione inizia nel Sistema solare esterno, dove occasionali perturbazioni gravitazionali possono sospingere i planetoidi della fascia in direzione del Sole, portandoli ad incrociare l’orbita di Nettuno, subendo quindi l’influenza gravitazionale del pianeta. Le orbite dei centauri non restano stabili, ma possono evolvere in modo rapido e imprevedibile con l’avvicinamento progressivo a uno o più degli altri giganti gassosi e, a seguito alle perturbazioni orbitali indotte da Giove e dagli altri giganti gassosi, possono infine collidere con il Sole o un altro pianeta, oppure venire espulsi nello spazio interstellare.

Oggi si stima che ci siano almeno 44.000 di questi corpi celesti con diametro maggiore di un chilometro. Su Media INAF ne avevamo parlato nel 2014, quando attorno al centauro 10199 Chariklo – che ha un raggio di circa 250 chilometri – venne scoperta la presenza di due anelli, il tutto grazie alle osservazioni effettuate con il metodo dei transiti da diversi telescopi in contemporanea mentre l’oggetto transitava, appunto, di fronte a una stella. Fino ad allora si pensava che solo i pianeti del Sistema solare esterno, tra cui Saturno e Giove, fossero dotati di un sistema di anelli.

Recenti osservazioni, e la rielaborazione di dati già a disposizione dei ricercatori, hanno permesso di scoprire la presenza di anelli anche intorno a 2060 Chirone, un altro dei centauri noti, anzi, il primo degli oggetti appartenenti a questa classe ad essere stato scoperto nel 1977. In uno studio pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal Letters un gruppo di ricercatori guidati dal giapponese Hyodo Ryuki, del Dipartimento di Planetologia dell’Università di Kobe, ha cercato di far luce sull’origine di questa struttura e, a partire dai risultati ottenuti, sembrerebbe che anche molti altri centauri siano candidati ad avere attorno a sé sistemi di anelli.

Lo studio ha stimato innanzitutto quanti possano essere i centauri che passano ad una distanza abbastanza ridotta vicino ai pianeti giganti del nostro Sistema solare, per cui ne subiscono l’influenza del campo gravitazionale. Influenza che si concretizza nella distruzione dell’oggetto celeste, o almeno nella sua disgregazione parziale. Dalle stime sembra che approssimativamente il 10% della popolazione di centauri passi ad una distanza tanto ravvicinata da risentire in modo significativo degli effetti del campo gravitazionale di Giove e Nettuno.

Simulazione del comportamento di un centauro a differenti condizioni di velocità di rotazione e di composizione del nucleo al momento di contatto con il campo gravitazionale di un pianeta gigante. Crediti: Ryuki Hyodo, Sébastien Charnoz et altera.

Simulazione del comportamento di un centauro a differenti condizioni di velocità di rotazione e di composizione del nucleo a seguito di un passaggio ravvicinato a un pianeta gigante. Crediti: Ryuki Hyodo, Sébastien Charnoz et altera.

Attraverso l’uso di sofisticate simulazioni i ricercatori hanno quindi stimato l’effetto sulla superficie di questi asteroidi dato dal passaggio ravvicinato. Ovviamente i risultati dipendono da una serie di variabili, tra cui la velocità di rotazione, la grandezza del nucleo e la composizione del centauro, nonché la distanza di minimo avvicinamento al pianeta. I risultati mostrano che se il centauro ha un nucleo di silicati ricoperto da ghiaccio l’effetto distruttivo provocato dal passaggio ravvicinato crea una scia di detriti che tende a rimanere legata ai residui di dimensione maggiore, andando a disporsi in forma discoidale. Sarebbe questa, dunque, l’origine dei sistemi di anelli presenti attorno a Chariklo e Chirone. Ma lo studio, a partire proprio da questi risultati, ipotizza che la presenza di sistemi di anelli attorno ai centauri potrebbe essere ben più diffusa di quanto si sia pensato fino ad oggi e che ci possano addirittura essere delle piccolo lune in orbita attorno a questi oggetti, in attesa solo di essere scoperte.

Per saperne di più:

Leggi su Astrophysical Journal Letters l’articolo: “Formation of centaurs’ rings through their partial tidal disruption during planetary encounters”, di Ryuki Hyodo, Sébastien Charnoz, Hidenori Genda, Keiji Ohtsuki.