Gli scienziati indagano sull’anello del pianeta nano Haumea


L’articolo teorico pubblicato in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society propone una spiegazione per la dinamica dell’anello intorno ad Haumea, un pianeta nano situato al di là dell’orbita di Plutone. 

braziliansci.jpg

Scoperto nel 2004, Haumea è un pianeta nano situato oltre l’orbita di Plutone in una regione del sistema solare chiamata Kuiper Belt. Plutone è stato retrocesso dalla categoria dei pianeti a pieno titolo nel 2006 a causa della scoperta di Haumea e di altri pianeti nani.

Haumea è stato ufficialmente riconosciuto come pianeta nano nel 2008. La sua forma ellissoidale ricorda quella della palla da rugby o del football americano. Ha due lune e un anello. A causa del suo anello, Haumea fa parte di un gruppo di oggetti del sistema solare che comprende i pianeti Saturno, Urano, Nettuno e Giove, così come gli asteroidi Chariklo e Chirone, che orbitano tra Giove e Nettuno.

L’anello di Haumea non è mai stato osservato direttamente. La sua esistenza è stata dedotta nel 2017 da un gruppo internazionale di astronomi che hanno preso misure dettagliate delle fluttuazioni di luce quando Haumea ha occultato (passando davanti) una stella. Nello spazio, un’occultazione si verifica quando un oggetto passa davanti ad un altro dalla prospettiva di un osservatore.

“La luce della stella è stata osservata dalla Terra mentre la stella era occultata da Haumea. La sua luminosità è diminuita quando Haumea passava davanti ad essa, consentendo agli astronomi di ottenere informazioni sulla forma di Haumea”, ha detto Othon Cabo Winter, professore ordinario presso la Scuola di Ingegneria dell’Università Statale di San Paolo (FE-UNESP) a Guaratinguetá, Brasile.

Schermata 2019-05-09 alle 17.23.19.png
Schema dell’anello. L’orbita periodica rotante è un’ellisse (in blu) centrata in Haumea con asse semimportante rmax e asse semiminore rmin. Questa orbita copre una distanza radiale da Haumea che varia tra rmin e rmax, indicata dalla regione grigia. Un’ellisse (in rosso) con Haumea in uno dei fuochi e con aeq = (rmin + rmax)/2 ed eeq = 1 – (rmin/aeq) come asse semimportante ed eccentricità copre anche la stessa distanza radiale da Haumea dell’orbita periodica (regione grigia).

“La luce della stella si spegneva anche quando l’anello passava di fronte ad essa, consentendo loro di ottenere informazioni anche sull’anello”.

I ricercatori che hanno scoperto l’anello nel 2017 hanno suggerito che la sua orbita intorno ad Haumea è molto vicina alla regione di risonanza 1:3, il che significa che le particelle dell’anello fanno una rivoluzione ogni tre volte che Haumea ruota.

Un nuovo studio di Winter, Taís Ribeiro e Gabriel Borderes Motta, che appartengono al Gruppo di Dinamica orbitale e Planetologia dell’UNESP, mostra che per agire sulle particelle dell’anello sarebbe necessario un certo grado di eccentricità. Secondo Winter, il fatto che l’anello è stretto e praticamente circolare impedisce l’azione della risonanza. Tuttavia, il gruppo ha identificato un tipo specifico di orbita periodica stabile, quasi circolare, nella stessa regione dell’anello di Haumea. Un’orbita periodica è un’orbita che si ripete nel tempo.

“Il nostro studio non è osservazionale. Non abbiamo osservato direttamente l’anello. Nessuno l’ha mai fatto” ha detto Winter. La ragione è che l’anello è molto tenue e troppo lontano per essere visto dagli osservatori astronomici qui sulla Terra. La distanza media tra Haumea e il sole è 43 volte la distanza tra la Terra e il sole.

“Il nostro studio è interamente computazionale. Sulla base di simulazioni che utilizzano i dati disponibili su Haumea e l’anello, soggetti alla legge di gravitazione di Newton, che descrive i moti dei pianeti, abbiamo concluso che l’anello non si trova in quella regione dello spazio a causa della risonanza 1:3 ma a causa di una famiglia di orbite periodiche stabili”, ha detto Winter.

In un articolo pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, i ricercatori esplorano la dinamica delle singole particelle nella regione in cui si trova l’anello.

La ricerca alla base dell’articolo faceva parte del Progetto Tematico “Sulla rilevanza dei piccoli corpi nella dinamica orbitale” finanziato dalla Fondazione di Ricerca di San Paolo – FAPESP e sostenuto dal governo federale brasiliano attraverso il CAPES, il consiglio di ricerca dell’istruzione superiore, e il CNPq, il Consiglio Nazionale per lo Sviluppo Scientifico e Tecnologico.

“L’obiettivo principale della nostra ricerca era quello di identificare la struttura dell’anello di Haumea in termini di ubicazione e dimensione delle regioni stabili. Volevamo anche trovare il motivo dell’esistenza dell’anello. Eravamo particolarmente interessati a cercare di capire la struttura dinamica associata alla sua risonanza 1:3”, ha detto Winter.

I ricercatori hanno utilizzato la tecnica della superficie di sezione di Poincaré per analizzare la dinamica della regione in cui si trova l’anello. Simulando le traiettorie delle particelle nella regione, hanno generato una grafica computerizzata (sezioni) che mostra le aree stabili rappresentate come isole (curve chiuse) e le aree instabili rappresentate come punti irregolarmente distribuiti.

Le isole di stabilità risultate dovute alla risonanza 1:3 avevano orbite altamente eccentriche, più di quanto sarebbe stato compatibile con l’anello (stretto e circolare).

“D’altra parte, abbiamo rilevato isole di stabilità nella stessa area ma con traiettorie di bassa eccentricità compatibili con l’anello. Queste isole sono risultate dovute ad una famiglia di orbite periodiche”, disse Winter.

Haumea ha un diametro di 1.456 km, meno della metà del diametro di Marte, e una forma ovale che lo rende il doppio della sua larghezza. Impiega 284 anni per girare intorno al sole. Il pianeta nano è così lontano, e la luce solare che lo raggiunge così debole, che la sua temperatura superficiale è meno 223 °C.

Le lune di Haumea Namaka e Hi’iaka sono state rilevate dalle lenti giganti di uno degli osservatori in cima al vulcano dormiente delle Hawaii Mauna Kea. Il pianeta nano prende il nome dalla dea hawaiana della fertilità e del parto e le sue lune prendono il nome dalle figlie di Haumea. Si ritiene che siano il risultato di una collisione tra il pianeta nano e qualche altro corpo.

Haumea completa una rotazione in meno di quattro ore, girando più velocemente di qualsiasi altro corpo in equilibrio conosciuto nel sistema solare. Questo può avere a che fare con un passato violento.

Gli astronomi pensano che Haumea fosse originariamente molto simile a Plutone. Miliardi di anni fa, un grande oggetto potrebbe essersi scontrato con Haumea, espellendo la maggior parte del suo ghiaccio superficiale e facendolo girare molto più velocemente degli altri pianeti nani.


Per approfondire leggi:”On the location of the ring around the dwarf planet Haumea”.

Fonte