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Exploring the outer solar system beyond Neptune using stellar occultations

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Oggetti stellari al di là di Nettuno forniscono indizi sulla nostra origine

Il sistema solare esterno è uno scrigno di materiale celeste e custodisce segreti sull’evoluzione del nostro sistema planetario. LUCKY STAR si è avvalso di tecniche di occultazione stellare per svelare maggiori informazioni in merito a dinamiche degli anelli, fisica atmosferica e orbite.

Spazio

Con occultazione stellare si intende un fenomeno in cui un corpo del sistema solare, come un pianeta, un satellite, una cometa o un asteroide, passa di fronte a una stella, impedendo di vederne la luce. Tali avvenimenti dalla durata variabile, da alcuni secondi sino a un’ora, rivelano informazioni astronomiche con un grado di precisione impossibile da ottenere impiegando altri strumenti, come i telescopi spaziali. Gli oggetti transnettuniani sono corpi la cui orbita attorno al Sole si trova oltre quella di Nettuno. Per rilevare gli stretti anelli che li circondano e la loro atmosfera, all’incirca un miliardesimo di volte inferiore rispetto alla pressione atmosferica della Terra, si utilizzano solitamente le occultazioni. Il progetto LUCKY STAR, sostenuto dall’UE, ha incrementato le conoscenze riguardo agli oggetti transnettuniani avvalendosi proprio di questa tecnica. «Abbiamo chiamato il progetto “LUCKY STAR” (ovvero stella fortunata) perché ci siamo concentrati sulle poche stelle, tra le miliardi esistenti, che vengono occultate dagli oggetti del sistema solare, mettendo in evidenza la rarità dei fenomeni osservati», spiega Bruno Sicardy, coordinatore del progetto e docente presso l’Università Sorbona, l’organizzazione che ha ospitato LUCKY STAR.

Scoperte celesti

LUCKY STAR ha analizzato i dati relativi alle occultazioni raccolti da una vasta gamma di fonti professionali in campo astronomico, nonché da 150 astronomi amatoriali. Queste informazioni vanno ad aggiungersi ai dati provenienti dal catalogo astrometrico Gaia per incrementare l’efficienza del metodo di occultazione stellare. «Misurare la posizione degli oggetti in relazione alle stelle di Gaia alcune settimane prima dell’occultazione ci ha consentito di prevedere in modo molto preciso le coordinate spaziali e temporali con le quali sarà possibile osservare l’evento», afferma Sicardy. Il team ha scoperto un fitto anello attorno al pianeta nano Haumea. Insieme alla sorprendente scoperta di anelli che circondano l’asteroide centauro Chariklo effettuata dal team di Sicardy nel 2013, questa rivelazione ha mostrato che gli anelli non sono una caratteristica esclusiva dei quattro pianeti giganti di Giove, Saturno, Urano e Nettuno, come si pensava in precedenza. Il team ha inoltre mappato la traiettoria di Plutone con un margine di errore inferiore ai 50 km, il che rappresenta la misurazione più precisa sinora effettuata, ed è inoltre stato in grado di registrare l’evoluzione stagionale di Plutone monitorandone l’atmosfera dal 2002 ad oggi. I ricercatori hanno inoltre scoperto una spettacolare triplicazione della pressione atmosferica di Plutone tra il 1988 e il 2016. «L’atmosfera di Plutone viene controllata dalla sublimazione del ghiaccio di azoto che si verifica sulla sua superficie, riscaldata dai raggi solari. L’orbita di Plutone è molto ellittica, il che comporta grandi variazioni di riscaldamento solare nel corso del tempo», spiega Sicardy. «Inoltre, essendo il suo asse di rotazione molto inclinato rispetto a tale orbita, vaste superfici possono trovarsi in condizioni di notte o giorno ininterrotti. Queste peculiarità comportano cicli stagionali molto intensi su Plutone». Sono stati inoltre rilevati oggetti di grandezza chilometrica al di là di Plutone. Le dimensioni, la forma, le proprietà riflettenti e le densità di tali corpi offrono indizi in merito alla loro formazione e, pertanto, potrebbero svelare le modalità di evoluzione degli albori del sistema solare attraverso le collisioni tra piccoli «planetesimi» primordiali.

Ritorno al futuro

Le osservazioni e le analisi effettuate in precedenza mediante occultazione stellare di Sicardy hanno fornito elementi chiave per diverse missioni spaziali, quali Voyager 1 e 2 dirette ai pianeti giganti, Cassini-Huygens a Saturno e Titano, nonché New Horizons a Plutone e Arrokoth. Il team sta attualmente lavorando a simulazioni numeriche di anelli di collisione intorno a corpi di piccole dimensioni, come i pianeti nani. I risultati preliminari mostrano che la localizzazione degli anelli di Chariklo e di Haumea potrebbe essere spiegata da un effetto di risonanza, in cui i corpi orbitanti esercitano influenze gravitazionali in modo reciproco. «Se confermato, questo effetto potrebbe spiegare la formazione dei satelliti, come le particelle degli anelli intorno a corpi come Chariklo e Haumea», osserva Sicardy. Di particolare interesse è l’utilizzo delle occultazioni stellari per rilevare la lenta evoluzione orbitale di alcuni asteroidi, originata dalla tenue spinta delle radiazioni solari. «Ciò ci consentirà non solo di tracciare la storia di questi corpi, ma possibilmente di prevedere potenziali impatti pericolosi con la Terra», afferma Sicardy.

Parole chiave

LUCKY STAR, stellare, occultazione, pianeta, satellite, cometa, asteroide, Nettuno, Plutone, orbita, sistema solare

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