Dolci - Esplorazione del Sistema Solare Oltre Saturno
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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 !
