SAIt – XXI Scuola Estiva di Astronomia
Stilo (Reggio Calabria) 25 – 30 luglio 2016
ESPLORAZIONE DEL SISTEMA SOLARE:
OLTRE SATURNO
Mauro Dolci
Società Astronomica Italiana
INAF – Osservatorio Astronomico di Teramo
Mercoledì 27 luglio 2016
Un po’ di storia
Per molti secoli, quale retaggio della filosofia aristotelica, si è ritenuto che
Saturno fosse l’ultimo dei pianeti in ordine di distanza (prima) dalla Terra e
(poi) dal Sole.
ALTISSIMUM PLANETAM TERGEMINUM OBSERVAVI
(Galileo Galilei, lettera a
Johannes Kepler, 1610)
Un po’ di storia
Nel marzo del 1781, William Herschel
nota una stellina che sembra spostarsi
lentamente in cielo. Pubblica la scoperta
quasi due mesi dopo e classifica l’oggetto
come una cometa, che battezza Georgium
Sidus.
Quando si comprende che l’oggetto è un
nuovo pianeta, lo ribattezza Georgian
Planet. Alla fine verrà dato il nome Urano
ad un pianeta che, senza essere stato
riconosciuto, era stato osservato
numerose volte nei quasi 100 anni
precedenti !
Da questo momento gli astronomi si
rendono conto che, oltre a Urano,
possono esistere altri pianeti al di là di
Saturno…
Un po’ di storia
Intorno al 1820 ci si rende conto che il moto di Urano non segue il
comportamento previsto.
Si ipotizza che un pianeta abbastanza grande, posto al di là di Urano, ne
perturbi l’orbita.
Adams (nel 1843) e Le Verrier (nel 1846) calcolano la posizione del
nuovo pianeta, che viene scoperto il 23 settembre 1846 da Galle e
d’Arrest all’Osservatorio di Berlino !
Nettuno entra a far parte della coorte del Sole.
Un po’ di storia
Alla fine del secolo, si ipotizza la presenza di un ulteriore pianeta, al di là
di Urano e Nettuno, per spiegare alcune irregolarità osservate nei moti
orbitali di questi ultimi.
Il 18 febbraio 1930 viene così scoperto Plutone, ad opera di Pickering,
Lowell e Tombaugh.
In realtà Plutone c’entra poco o nulla con le perturbazioni osservate, e la sua
scoperta può definirsi piuttosto casuale !
Un po’ di storia
Già pochi anni dopo le scoperte di Urano e Nettuno, si cominciano a
scoprirne i maggiori satelliti:
URANO (1781)
Titania, Oberon
Ariel, Umbriel
Miranda
Herschel (1787)
Lassel l (1840)
Kuiper (1948)
NETTUNO (1846)
Tritone
Nereide
Larissa
Lassell (1846)
Kuiper (1949)
Reitsema (1981)
PLUTONE (1930)
Caronte
Notte, Idra
Cerbero
Stige
Christy (1978)
Mutchler (HST, 2005)
Showalter (HST, 2011)
Showalter (HST, 2012)
Un po’ di storia
Inoltre, già dal 1930 si ipotizza che Plutone sia solo uno degli oggetti che
orbitano intorno al Sole al di là dell’orbita di Nettuno, popolando una
fascia di tipo asteroidale (ma non solo).
La Fascia di Edgeworth-Kuiper viene
ufficialmente riconosciuta dopo la
scoperta dell’oggetto transnettuniano
(15760) 1992 QB1, avvenuta il 30 agosto
1992 a Mauna Kea, ad opera di Jewitt
e Luu.
Un po’ di storia
Nel 2006, in seguito all’accumularsi di scoperte di oggetti di dimensioni
non trascurabili oltre l’orbita di Nettuno (oggetti trans-nettuniani, in
particolare Sedna), l’IAU decide di declassare Plutone a pianeta nano,
ribattezzandolo (134340) Pluto.
Nello stesso tempo, Plutone diventa il riferimento dei pianeti nani transnettuniani, denominati plutoidi.
Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…
Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…
Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…
Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…
…fino al revival delle osservazioni da Terra…
Immagini di Urano nell’Infrarosso – Telescopi Keck (Hawaii)
…fino al revival delle osservazioni da Terra…
Immagini di Nettuno nell’Infrarosso – Telescopi Keck (Hawaii)
…e dallo spazio (sì, ma vicino alla Terra!)
Plutone – Hubble Space Telescope
L’esplorazione spaziale di Urano e Nettuno
La sonda Voyager 2
Lanciata da Cape Canaveral il 20 agosto 1977, ha
esplorato i sistemi di Giove, Saturno, Urano e Nettuno,
per poi proseguire verso lo spazio interstellare.
Fly-by
Giove
9 Jul 1979 (700.000 km)
Saturno
26 Aug 1981 (150.000 km)
Urano
24 Jan1986 (105.000 km)
Nettuno
25 Aug 1989 (58.000 km)
URANO: cosa, dove, quando
Distanza media dal Sole
2.87 x 109 km = 19.18 UA
Periodo Orbitale
84.07 anni
Eccentricità dell’orbita
0.047
Inclinazione orbitale sull’eclittica
0.77°
Raggio
25266 km
Massa
8.68 x 1025 kg = 14.53 Mterra
Periodo di rotazione
– 17h 14m 24s
Inclin. dell’asse sulla normale all’eclittica
97.77°
URANO: struttura interna e composizione
Il sistema di Urano: i satelliti
Sono 27 i satelliti naturali di Urano identificati finora. Di questi 5 sono stati
scoperti prima dell’era spaziale (Titania, Oberon, Ariel, Umbriel, Miranda).
Il sistema di Urano: i satelliti
Il sistema di Urano: gli anelli
Scoperti da terra nel 1977
durante lo studio di una
occultazione stellare da parte di
Urano, sono stati ampiamente
studiati tramite i dati raccolti
dalla Voyager 2 e successivamente
con i dati osservativi dell’Hubble
Space Telescope.
La struttura consta di molti anelli
distinti, separati e confinati da un
notevole numero di satellitipastore, alla stregua di quanto già
visto per gli anelli di Saturno.
Il fenomeno si basa su risonanze
orbitali di tipo gravitazionale.
La curiosa inclinazione dell’asse (e del sistema)
L’inclinazione dell’asse di Urano rispetto al piano orbitale non ha eguali nel
Sistema Solare. In pratica, il pianeta «rotola» lungo l’orbita.
Una caratteristica particolare è l’inclinazione non solo dell’asse di rotazione
del pianeta, ma dell’intero sistema: gli anelli sono paralleli all’equatore, così
come lo sono –salvo piccole deviazioni del tutto normali – i piani orbitali dei
satelliti.
Tale inclinazione, causa di una
peculiare meteorologia del gigante
gassoso, potrebbe risalire a
catastrofici impatti in epoche
primigenie del Sistema Solare
stesso.
Il dibattito scientifico in tal senso è
tuttavia completamente aperto.
NETTUNO: cosa, dove, quando
Distanza media dal Sole
4.498 x 109 km = 30.07 UA
Periodo Orbitale
164.88 anni
Eccentricità dell’orbita
0.0086
Inclinazione orbitale sull’eclittica
1.77°
Raggio
24552 km
Massa
1.02 x 1026 kg = 17.16 Mterra
Periodo di rotazione
+ 16h 06m 36s
Inclin. dell’asse sulla normale all’eclittica
28.32°
NETTUNO: struttura interna e composizione
Il sistema di Nettuno: i satelliti
Sono 14 i satelliti naturali di Nettuno identificati finora. Il maggiore è
Tritone, scoperto appena due settimane dopo la scoperta di Nettuno.
Il sistema di Nettuno: gli anelli
Il sistema di anelli di Nettuno, come quello di Urano, è stato scoperto
inizialmente con l’osservazione di occultazioni stellari da Terra, fin dal 1968.
Gli anelli sono molto tenui e sembrano in una situazione di instabilità che li
dovrebbe portare a dissolversi entro pochi secoli.
L’esplorazione spaziale di Plutone
La missione New Horizons
PLUTONE: cosa, dove, quando
Distanza media dal Sole
5.906 x 109 km = 39.48 UA
Periodo Orbitale
247.8 anni
Eccentricità dell’orbita
0.2489
Inclinazione orbitale sull’eclittica
17.14°
Raggio
1185 km
Massa
1.3 x 1022 kg = 0.177 Mluna
Periodo di rotazione
+ 6g 9h 17m 36s
Inclin. dell’asse sulla normale all’eclittica
115.6°
I satelliti di Plutone
Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)
Le immagini acquisite dalla camera LORRI a bordo di New Horizons
mostrano l’esistenza di montagne, ghiacciai (di azoto solido), possibili
vulcani e una dinamica (superficiale ed interna) del tutto inaspettata !
Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)
Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)
Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)
Caronte (New Horizons)
L’ambiente oltre Nettuno
La zona oltre Nettuno è, come ci si aspettava fin dalla scoperta di Plutone,
effettivamente popolata da un enorme numero di piccoli corpi, residuo
primordiale del processo di formazione del Sistema Solare.
L’interazione gravitazionale con Nettuno fa sì che tutti questi corpi si
possano dividere in due gruppi, a seconda della stabilità della loro orbita:
• oggetti della Fascia di Kuiper (KBO), in orbita stabile;
• oggetti del Disco Diffuso (SDO), in orbita instabile o metastabile.
All’estrema periferia del Sistema: la Nube di Oort
A distanze ancora maggiori, sono numerose le indicazioni per cui il Sistema
Solare è avvolto da una ampia nuvola di piccoli corpi, essenzialmente nuclei
cometari, chiamata Nube di Oort.
Essa di estende da almeno 2000 UA fino al limite della sfera di
influenza gravitazionale del Sole, delimitata essenzialmente dall’azione
mareale del campo gravitazionale globale della Via Lattea.
Grazie per l’attenzione !
