Gli astronomi hanno individuato possibili anelli attorno al pianeta minore Chirone, suggerendo che i sistemi ad anello potrebbero essere più comuni in tutto il sistema solare di quanto gli scienziati avessero precedentemente pensato.
Un team di scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha visto segni di anelli mentre osservava Chirone — un oggetto largo 145 miglia (233 chilometri) che orbita tra Saturno e Urano-passare davanti a una stella luminosa, in un processo noto come occultazione.
“Chirone è stato un oggetto interessante da studiare con le occultazioni fin dalla scoperta delle caratteristiche jetlike un decennio fa”, hanno detto Jessica Ruprecht e Michael Person, entrambi del MIT Space.com via e-mail. “Abbiamo seguito con esso ogni volta che disponibile … non siamo stati in grado di raccogliere più dati fino a poco tempo.”
Anello attorno al centauro
Dopo la sua scoperta nel 1977, Chirone è stato classificato come il primo” centauro ” — un corpo tra Giove e Plutone con caratteristiche comuni sia agli asteroidi che alle comete. Oggi ci sono più di 200 centauri conosciuti e gli scienziati stimano che ci siano più di 44.000 di queste comete ibride di asteroidi nel sistema solare.
Alla fine degli anni 1980, gli astronomi osservarono che Chirone mostrava modelli di luminosità, così come un’attività simile a quella di una cometa striata. Nel 1994, osservazioni fatte durante un’occultazione stellare suggerirono la presenza di getti di ghiaccio d’acqua su Chirone.
Ruprecht e il suo team hanno stabilito che Chiron sarebbe passato di fronte a un’altra stella relativamente luminosa il nov. 29, 2011. Hanno osservato l’evento, che è durato solo pochi minuti, utilizzando l’Infrared Telescope Facility della NASA e il Las Cumbres Observatory Global Telescope Network, entrambi alle Hawaii.
Le osservazioni hanno prodotto un risultato inaspettato. Un solo corpo bloccherebbe la luce delle stelle tutto in una volta. Ma i telescopi hanno mostrato che la luce della stella era bloccata prima e dopo che Chirone si muoveva di fronte ad essa, suggerendo che polvere o rocce circondavano il centauro.
Gli astronomi videro caratteristiche su ciascun lato di Chirone con una larghezza di 1,8 e 4,3 miglia (3 e 7 chilometri), separate da una distanza di 6,2 a 8,7 miglia (da 10 a 14 km). Questo potrebbe indicare due anelli simili ai due anelli scoperti l’anno scorso intorno a Chariklo, l’unico centauro noto più grande di Chirone.
Chariklo è uno dei soli cinque corpi del sistema solare noti per avere un sistema ad anelli. (Gli altri quattro sono i pianeti giganti-Giove, Saturno, Urano e Nettuno.) Se Chirone possiede anelli pure, così può molti altri centauri, i ricercatori hanno detto.
“Gli anelli possono essere più comuni di quanto pensassimo”, ha detto Ruprecht. “Speriamo di osservare altri corpi simili per cercare tali caratteristiche.”
Ma lei e gli altri membri del team rimangono cauti, poiché gli anelli non sono l’unica spiegazione possibile per ciò che hanno osservato. Ad esempio, le caratteristiche intriganti potrebbero essere state causate da un guscio di polvere o gas intorno al centauro, o dalla presenza precedentemente suggerita di getti di polvere o acqua, hanno detto i ricercatori.
Il nuovo studio è stato pubblicato sulla rivista Icarus.
Mettere un anello su di esso
La squadra di Ruprecht non è l’unico gruppo curioso di centauri inanellati.
“Le misurazioni avevano somiglianze molto notevoli con alcune delle misurazioni che sono state fatte nell’occultazione stellare da Chariklo”, ha detto José Ortiz, dell’Istituto di Astrofisica in Spagna, delle nuove osservazioni di Chirone. Ortiz faceva parte della squadra che ha trovato gli anelli di Chariklo.
“Queste misurazioni, insieme a vincoli molto più deboli delle precedenti occultazioni di Chirone, potrebbero dare un’idea approssimativa sul possibile orientamento di un sistema ad anello in Chirone”, ha detto Ortiz Space.com via e-mail.
Studiando i dati raccolti dal team di Ruprecht, insieme alle osservazioni precedenti, Ortiz e i suoi colleghi hanno concluso che c’è una forte possibilità che gli anelli esistano attorno al centauro. Se questo è il caso, altri centauri e oggetti trans-nettuniani (TNOs) — corpi che orbitano oltre Nettuno — possono vantare sistemi ad anello propri, ha detto Ortiz.
Le osservazioni di Chirone hanno dimostrato che la sua luminosità cambia nel tempo e che le caratteristiche del ghiaccio d’acqua osservate sul centauro si spostano o addirittura scompaiono. Secondo Ortiz, la presenza di anelli con orientamenti mutevoli visti dalla Terra potrebbe spiegare tali variazioni, in particolare se gli anelli fossero la fonte del ghiaccio.
Nella loro ricerca, che è stata pubblicata all’inizio di quest’anno sulla rivista Astronomy & Astrophysics, Ortiz e il suo team hanno scritto: “Un sistema ad anelli è l’unico modo in cui possiamo pensare di causare un grande cambiamento di grandezza.”
Gli anelli di Saturno mostrano importanti caratteristiche spettroscopiche di ghiaccio d’acqua, ha detto Ortiz. Ulteriori ricerche hanno rivelato che il ghiaccio d’acqua su Chariklo è anche negli anelli.
“Chirone e tutti i centauri sono i progenitori delle comete della famiglia Giove, quindi ci aspettiamo che la composizione superficiale di centauri e comete possa essere simile”, ha detto Ortiz. “E la cometa nucleido non mostra caratteristiche rilevabili di ghiaccio d’acqua negli spettri delle loro superfici, quindi sembra che il ghiaccio d’acqua rilevato in Chirone sia molto probabilmente negli anelli, non sulla superficie.”
Ortiz e i suoi coautori hanno respinto l’idea che un guscio di polvere o gas potesse spiegare i dati di Chirone. Hanno detto che una shell probabilmente bloccherebbe starlight, non creerebbe due caratteristiche simmetriche. Un guscio ellittico potrebbe teoricamente creare le punte taglienti in starlight, Ortiz ha detto, ma il guscio avrebbe dovuto essere sferica per spiegare le osservazioni prese da due siti diversi. Inoltre, non sono mai stati osservati gusci ellissoidali attorno a una cometa.
Mentre Ruprecht e il suo team suggerivano che i jets potessero anche spiegare i segnali insoliti, Ortiz si chiede perché i jets avrebbero dato configurazioni simmetriche o la doppia struttura. Ha anche sottolineato che il centauro era in uno stato tranquillo al momento delle osservazioni, non fornendo alcuna fonte per un jet.
Ruprecht ha detto di essere più cauta; ha sottolineato che Chirone deve essere studiato ulteriormente per fare un’affermazione definitiva sulle caratteristiche insolite.
“Mentre la recente scoperta degli anelli attorno a Chariklo lo rende più plausibile, abbiamo mostrato diverse possibili interpretazioni: getti, pennacchi, ecc. – che sono tutti coerenti con i nostri dati”, ha detto Ruprecht. “Solo con ulteriori osservazioni saremo in grado di determinare la situazione reale.”
Altro da trovare?
Se gli anelli esistono attorno a Chirone, potrebbero avere ampie implicazioni per altri centauri e oggetti trans-nettuniani.
Diverse occultazioni sono già state osservate per TNOs e non sono stati avvistati segni di anelli. È possibile che gli anelli si formino solo nella regione da Giove a Nettuno, dove si trovano i centauri, piuttosto che oltre Nettuno, ha detto Ortiz. Una ragione è che gli anelli potrebbero formarsi per collisioni, che sono più comuni nel collo dei centauri dei boschi.
Non sono stati osservati anelli nella fascia degli asteroidi, nonostante le numerose occultazioni. Se le collisioni formano sistemi ad anello, le velocità di impatto nella fascia degli asteroidi potrebbero essere troppo lente per crearle, ha detto Ortiz. Avverte che queste linee di pensiero sono speculative e saranno necessarie ulteriori ricerche per sostenerle.
Tuttavia, gli anelli formati dalla collisione potrebbero fornire informazioni sulla storia dei centauri. Tali collisioni potrebbero essere più comuni di quanto si pensasse una volta. O forse gli anelli di Chariklo e Chiron si sono formati molto tempo fa, prima che venissero catturati dalla regione trans-nettuniana.
“In quel caso, gli anelli sarebbero sopravvissuti molto a lungo, il che sarebbe notevole”, ha detto.
Se gli anelli invece formata da altri metodi, avrebbe implicazioni diverse.
“Se gli anelli sono causati dai satelliti, questo potrebbe significare che i centauri potrebbero avere molti satelliti”, ha detto. “Ci sono molte possibilità diverse che stiamo cercando di esplorare.”
Ortiz e il suo team hanno anche speculato sulla relazione tra il colore del centauro e la possibile esistenza di anelli. Se gli anelli contengono il ghiaccio d’acqua all’interno del sistema, i centauri con anelli sarebbero più blu, come lo sono sia Chirone che Chariklo. Molti centauri sono simili a Chirone e Chariklo, quindi i sistemi ad anello possono essere molto comuni tra i centauri. Poiché differenze di colore simili esistono anche in piccoli TNO, alcuni di questi oggetti possono anche vantare anelli.
Comprendere fino a che punto gli anelli dominano nei piccoli corpi del sistema solare esterno richiederà ulteriori studi — un processo impegnativo. Le occultazioni stellari di corpi particolari non sono molto comuni e possono essere difficili da prevedere.
“Per rilevare un anello in modo affidabile, sono necessarie diverse osservazioni da diversi siti durante un’occultazione”, ha affermato Ortiz.
Le ombre dei centauri hanno le stesse dimensioni degli oggetti stessi, rendendo difficile osservare una singola occultazione in diversi siti. L’occultazione di Chirone è stata osservata da due telescopi a circa 80 miglia (129 km) di distanza. Gli anelli di Chariklo sono stati avvistati usando strumenti in quella che Ortiz ha definito “una delle aree del mondo con una fitta copertura del telescopio.”
Mentre gli scienziati raccolgono più dati su Chirone e altri piccoli centauri, possono essere trovati più anelli o caratteristiche orbitanti. Varie caratteristiche intorno a una serie di oggetti possono aiutare gli scienziati a capire come questi oggetti si formano nel sistema solare.
“È possibile che lo studio di diversi sistemi di anelli a scale di dimensioni così varie — dai pianeti giganti ai minuscoli planetoidi — ci insegnerà molto su come si formano tali strutture”, ha detto Ruprecht.
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