Phaethon, la cometa di roccia

Che esista un’associazione fra meteore e comete è dimostrato dal fatto che le orbite eliocentriche, seguite dai meteoroidi che originano gli sciami di meteore, sono molto simili a quelle di alcune delle comete conosciute.

La scoperta che gli sciami di meteore sono strettamente correlati alle orbite delle comete periodiche si deve all’astronomo italiano Giovanni Virginio Schiaparelli (1835-1910). Schiaparelli, originario di Savigliano (Cuneo), appena arrivato all’Osservatorio Astronomico di Brera (Milano), osservò e raccolse dati sulla direzione e velocità delle meteore e riuscì a dimostrare che lo sciame delle Perseidi seguiva la stessa orbita della cometa 109P/Swift-Tuttle, mentre quello delle Leonidi seguiva quella della 55P/Tempel-Tuttle. I risultati di Schiaparelli furono esposti in una serie di lettere a padre Angelo Secchi dal 1866 al 1867 e in una pubblicazione tedesca del 1871.

Phaethon

Non tutti i corpi progenitori degli sciami di meteore sono comete “ordinarie”, ossia composte prevalentemente da ghiaccio d’acqua. Una notevole eccezione è l’oggetto asteroidale 3200 Phaethon, il progenitore dello sciame delle Geminidi.

Questo asteroide è stato scoperto l’11 ottobre 1983 su immagini riprese dal satellite infrarosso IRAS (InfraRed Astronomical Satellite), ricevendo la designazione provvisoria 1983 TB dal Minor Planet Center. La designazione provvisoria ha lasciato spazio alla numerazione definitiva e al nome nel 1985 e ora è noto come 3200 Phaethon (o 3200 Fetonte, per ovvi motivi mitologici). È interessante osservare che Phaethon ha il primato di essere stato il primo asteroide scoperto su immagini riprese da una sonda spaziale!

Dal punto di vista fisico, Phaethon ha un diametro di circa 5.1 km e ruota attorno al proprio asse in sole 3.6 ore, un periodo tutto sommato breve per un asteroide così grande. L’orbita eliocentrica ha un semiasse maggiore di 1.27 UA (maggiore di quello terrestre) e una inclinazione di 22° sull’eclittica, ma ha una elevata eccentricità: e = 0.89! Come conseguenza il perielio di Phaethon cade a circa 0.14 UA dal Sole, ossia ad appena 21 milioni di km. Questa distanza è meno della metà cui può arrivare il piccolo – e caldo – pianeta Mercurio ed è facile capire che alla superficie di Phaethon la temperatura può salire davvero parecchio, fino a 750 °C secondo le stime: una temperatura in grado di fondere l’alluminio. La nostra stella vista da Phaethon alla minima distanza è uno spettacolo, troneggia in cielo con un diametro di circa 3.8°, quasi 8 volte superiore al diametro apparente visibile dalla Terra!

Alla massima distanza dal Sole invece Phaethon arriva a 2.4 UA (360 milioni di km) e la temperatura crolla a circa -100 °C. Come si vede l’escursione termica è piuttosto elevata e lo stress meccanico – di dilatazione e restringimento – che deve sopportare la superficie è importante.

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Una rappresentazione artistica dell’asteroide 3200 Phaethon, il progenitore dello sciame meteorico delle Geminidi (Credits: NASA).

Phaethon e le Geminidi

Subito dopo la scoperta di Phaethon, Fred Whipple (il padre del modello “a palla di neve sporca” per i nuclei cometari), notò che l’orbita di 1983 TB era virtualmente identica a quella di 19 meteoroidi dello sciame delle Geminidi, quindi, come aveva già fatto Schiaparelli con le Perseidi e le Leonidi, era ragionevole supporre che Phaethon fosse il progenitore dei meteoroidi dello sciame. Tuttavia l’asteroide non mostrava nessun tipo di attività cometaria e venne ritenuto un nucleo cometario esausto. Per 20 anni i tentativi di rilevare l’attività cometaria di Phaethon fallirono. Finalmente, nel passaggio al perielio del 2009, l’asteroide si mostrò più luminoso di un fattore 2, probabilmente per la presenza di una coma di polveri. Inoltre, sia nel 2009 sia nel 2012, è stata rilevata una coda di polveri in direzione anti-solare: il progenitore delle Geminidi è ancora attivo! Tuttavia Phaethon è troppo caldo per avere ancora ghiaccio in superficie che, sublimando, espella nello spazio i meteoroidi come succede nelle comete ordinarie. L’attività cometaria di questo oggetto può essere, invece, imputata alla fratturazione ed espulsione di polveri e ciottoli dalla superficie a causa dello stress termico sopportato durante il passaggio al perielio, per questo motivo Phaethon è stato definito una “cometa di roccia“.

Phaethon_orbit
L’orbita eliocentrica dell’asteroide 3200 Phaethon. Notare l’elevata eccentricità e l’inclinazione sull’eclittica (Rappresentazione grafica ottenuta con il software Celestia 1.6).

Il flyby del 16 dicembre 2017

Il prossimo 16 dicembre alle 23 UT Phaethon passerà a sole 0.069 UA dalla Terra (circa 10.3 milioni di km). Sembra una grande distanza, in realtà il flyby del 2017 è il migliore a partire dal 1974, quando Phaethon passò (in incognito perché doveva ancora essere scoperto) a 8.2 milioni di km dal nostro pianeta. Per avere di nuovo un flyby paragonabile a quello di quest’anno bisognerà aspettare l’11 dicembre 2050! Quindi il 2017 è l’anno migliore per l’osservazione fisica di questo interessantissimo asteroide.

Già ora Phaethon è ben osservabile in prima serata dall’emisfero nord come un oggetto relativamente brillante, alla portata di un telescopio da 15-20 cm di diametro, essendo di magnitudine +12.5.  Fra il 13 e il 14 dicembre 2017 Phaethon sarà in Perseus per poi passare nella vicina costellazione di Andromeda il 15 e il 16. Nelle prime ore del 16 l’asteroide passerà a meno di 4° dalla galassia a spirale M33 nel Triangolo. Visto che alla massima luminosità arriverà alla magnitudine +10.7 sarà l’occasione giusta per immortalarlo in foto a grande campo mentre si sposta alla velocità di circa mezzo primo d’arco al minuto. Successivamente inizierà la fase di allontanamento dalla Terra, con Phaethon in movimento nella costellazione di Pegasus.

Phaethon_map_2017
Il percorso di 3200 Phaethon sulla sfera celeste fra il 13 e il 17 dicembre 2017. L’inizio di ogni giorno è segnato dal numero corrispondente (Mappa ottenuta con il software Guide 8).
Effemeridi_Phaethon_20171216_MonteMario_Roma
Le effemeridi di 3200 Phaethon calcolate per le coordinate geografiche dell’Osservatorio di Monte Mario a Roma. Le posizioni dell’asteroide sulla sfera celeste, R.A. e Decl., sono calcolate per ogni ora di UT (aggiungere un’ora per avere l’ora italiana. Delta è la distanza Terra-asteroide mentre r è la distanza Sole-asteroide in UA. La colonna con El. indica l’elongazione dal Sole in gradi, Ph. è il valore dell’angolo di fase (in gradi), mentre V è la magnitudine visuale (Credits: Minor Planet Center).

Osservare le Geminidi

Ho già accennato al fatto che la corrente di meteoroidi associata a Phaethon dà luogo alla sciame meteorico delle Geminidi. Questo sciame è attivo dal 4 al 17 dicembre con il massimo che cade il 14 alle 6:30 UT. Il tasso orario è piuttosto elevato, circa 120 meteore all’ora in condizioni ideali, con il radiante che si colloca in α = 112° (7h 28m) e δ = +33°. Una frequenza di meteore superiore a quella delle ben più famose Perseidi, che si possono osservare nelle notti attorno al 12 agosto (le popolari “Lacrime di San Lorenzo”). Quest’anno la Luna sarà in congiunzione con il Sole il 18 dicembre quindi l’osservazione di questo sciame si svolgerà in condizioni quasi ideali.

 

Radiante_Geminidi
La posizione del radiante delle Geminidi in funzione del tempo. Come si vede la posizione del radiante cade all’interno della costellazione dei Gemelli, ma si sposta in cielo per effetto del moto orbitale della Terra di circa 1° al giorno (Credits: IMO).

Potrà essere divertente riportare su una carta celeste in proiezione gnomonica le meteore delle Geminidi per verificare che le traiettorie proiettate all’indietro vadano tutte a finire in una stessa regione del cielo, prossima alla stella Castore della costellazione dei Gemelli, il radiante! Non tutte le meteore osservate cadranno nel radiante delle Geminidi, alcune saranno sporadiche, cioè non appartenenti ad uno sciame identificato, ma si potranno scartare facilmente dal conteggio finale.

Se si osserva da un luogo molto buio, il cielo si mantiene sereno e non ci sono ostacoli che coprano porzioni di cielo, dividendo il numero di meteore contate per le ore passate ad osservare si otterrà il numero medio di meteore all’ora così da avere un’idea dell’attività dello sciame.

Mappa_gnomonica_Geminidi
Una mappa in proiezione gnomonica pensata per l’osservazione delle Geminidi. Su questo tipo di mappa le traiettorie delle meteore sono tracciabili come linee rette, quindi identificare il radiante è relativamente semplice. I numeri di fianco alle stelle ne indicano la magnitudine apparente, in modo tale da avere un confronto per la stima delle magnitudini delle meteore (Credits: Atlas Estelar Gnomónico).

Considerato che Phaethon sarà in prossimità della Terra il 16 dicembre è possibile che la frequenza e la luminosità delle meteore sia più elevata del solito, varrà quindi la pena passare qualche ora al freddo per ammirare lo spettacolo celeste delle Geminidi!

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