Viaggio fra i Centauri

In questo articolo non parleremo di mitologia greca ma esamineremo una popolazione peculiare di corpi minori che orbitano fra Giove e Nettuno, i Centauri. Fra i corpi minori sono quelli meno noti eppure sono tantissimi, si stima una popolazione di 44.000 oggetti con diametro superiore al km. Certo, la loro esistenza è complicata perché spesso interagiscono con i campi gravitazionali dei pianeti e questo può cambiare drammaticamente il corso della loro esistenza. Vedremo più da vicino anche uno dei suoi membri più interessanti, 2060 Chiron, un asteroide che è diventato una cometa!

Chi sono i Centauri

I Centauri sono oggetti che si muovono nel Sistema Solare esterno e la cui orbita è fortemente perturbata dalla forza di gravità esercitata dai pianeti gassosi: Giove, Saturno, Urano e Nettuno. La definizione pratica, usata dal Minor Planet Center, afferma che i Centauri sono quei corpi che hanno il perielio e i semiassi maggiori dell’orbita compresi fra le orbite di Giove e Nettuno.

Dal punto di vista storico il primo Centauro ad essere scoperto è stato 944 Hidalgo nel lontano 1920. Tuttavia un solo esemplare non fa testo e l’esistenza di questa popolazione fu riconosciuta solo nel 1977, con la scoperta di 2060 Chiron. Il più grande Centauro conosciuto è 10199 Chariklo, con un diametro effettivo di ben 250 km. Chariklo, scoperto il 15 febbraio 1997 dalla Spacewatch, è stato il primo asteroide attorno al quale è stato trovato un sistema di anelli, ossia una serie di strutture simili a quelle che circondano il pianeta Saturno. Gli anelli scoperti sono due, con raggi di 396 e 405 km e ampiezze di circa 7 km e 3,5 km rispettivamente. Si tratta di strutture compatte e ricche di materiale. La scoperta non è stata fatta con la ripresa di immagini ma in modo indiretto, in seguito all’osservazione di una occultazione stellare avvenuta il 3 giugno 2013. Alcuni Centauri, come Chiron (di cui parleremo fra poco), hanno una natura cometaria, mentre altri, come 5145 Pholus, sono privi di coma e quindi sono considerati asteroidi a tutti gli effetti. Visto che questi corpi possono essere comete od asteroidi, si capisce perché la popolazione abbia ricevuto la stessa denominazione dei mitologici centauri.

Artist’s impression close-up of the rings around Chariklo
Una rappresentazione artistica dell’asteroide Chariklo. Nel Sistema Solare questo è il corpo più piccolo a possedere un sistema di anelli. L’origine di questi anelli rimane un mistero, ma potrebbero essere il risultato di una collisione che ha creato un disco di detriti (ESO/L. Calçada/M. Kornmesser/Nick Risinger).

Origine dei Centauri

Questi corpi minori, a causa delle intense perturbazioni gravitazionali esercitate dai pianeti giganti, hanno orbite instabili con vite medie comprese fra 1 e 10 milioni di anni. Quest’instabilità orbitale è all’origine del grande range d’eccentricità che si può osservare fra i membri noti: si va da orbite quasi circolari ad orbite molto eccentriche. Un Centauro può essere espulso dal Sistema Solare nello spazio interstellare (vedi la recente scoperta di ‘Oumuamua), può essere catturato da Giove e diventare una cometa della famiglia omonima, può collidere con un pianeta oppure può terminare la propria esistenza vaporizzato nella fotosfera solare. La sorgente principale di questa popolazione di corpi è il disco scatterato della Kuiper Belt, con cui hanno in comune le caratteristiche fisiche superficiali, ma anche altre regioni della fascia asteroidale esterna possono contribuire alla popolazione dei Centauri.

Questi corpi ibridi, in transizione dinamica dal Sistema Solare esterno verso quello interno, sono molto interessanti perché rappresentano un campione della Fascia di Kuiper e sono i precursori della famiglia delle comete di Giove.

Outer
Una rappresentazione simbolica del Sistema Solare esterno. Il Sole è la stellina gialla al centro e sono rappresentate le orbite dei pianeti Giove, Saturno, Urano e Nettuno. I triangoli arancioni sono gli asteroidi Centauri, i cerchi bianchi sono i Plutini (asteroidi in risonanza 2:3 con Nettuno), mentre quelli rossi sono oggetti della Fascia di Kuiper. I quadrati rappresentano le comete. I simboli vuoti si riferiscono ad oggetti osservati per una sola opposizione (Minor Planet Center).

Chiron, una cometa inattesa

Chiron è stato scoperto il 1 novembre 1977 da Charles Kowal, su immagini riprese dall’osservatorio di Monte Palomar. Subito dopo la scoperta ricevette la designazione asteroidale provvisoria 1977 UB ma si capì subito che non era un comune asteroide di Fascia Principale! Infatti l’orbita di Chiron è molto eccentrica (e = 0,3787), con un semiasse maggiore a = 13,7038 UA. A questa distanza dal Sole il periodo orbitale è di ben 50,729 anni. Questo significa che al perielio, Chiron arriva ad a(1-e) = 8,51 UA (all’interno dell’orbita di Saturno), mentre all’afelio si porta ad a(1+e) = 18,89 UA, appena all’interno dell’orbita d’Urano. Al momento della scoperta Chiron brillava come un oggetto di magnitudine +19 e si trovava a 17,9 UA dal Sole, vicino all’afelio. All’epoca era l’asteroide più lontano mai osservato, ed era anche bello grande con un diametro stimato di circa 180 km.

Orbita_Chiron
L’orbita eliocentrica percorsa da 2060 Chiron. In questo periodo Chiron si trova in prossimità dell’afelio della propria orbita (Rappresentazione grafica ottenuta con il software Celestia 1.6).

Nel settembre 1988, con Chiron a ben 12,5 UA dal Sole, si scoprì che, in base a un modello asteroidale, il corpo aveva una luminosità maggiore del previsto! Quando succede una cosa del genere vuol dire che la quantità di luce solare che il corpo riflette nello spazio è aumentata. Questa luminosità in eccesso era dovuta allo sviluppo di una coma di tipo cometario, una vera sorpresa per gli astronomi. Una coda vera e propria fu osservata per la prima volta nel 1993. Notare come questa attività cometaria si sia sviluppata in prossimità del passaggio al perielio, avvenuto il 15 febbraio 1996. Al perielio l’irraggiamento solare è superiore rispetto all’afelio ed è più facile che materiale volatile sublimi dalla superficie andando a formare la coma. Tuttavia, ricerche in archivi d’immagini hanno permesso di accertare un outburst anche nel 1972, circa due anni dopo l’afelio. Un comportamento strano, che sfugge alla interpretazione in base ai modelli cometari standard.

Dopo il passaggio al perielio, l’attività cometaria diminuì, fino a raggiungere un minimo nel giugno 1997. Successivamente l’attività aumentò di nuovo fino ad un massimo nell’aprile 2001, a 10,5 UA. In generale, Chiron mostra outburst a lungo termine, con aumenti di luminosità di circa 1 magnitudine, e variazioni a breve termine, dell’ordine del giorno, con un tasso di 15 millimag/h. La natura di questi intensi outburst, osservati nel pre/post-perielio, rispettivamente a 12,5 e 10,5 UA dal Sole, non è ancora ben compresa. Il ghiaccio d’acqua non sublima oltre le 6 UA quindi, per spiegare l’esistenza di regioni superficiali che diano luogo ad un’attività cometaria a grandi distanze dal Sole, bisogna invocare la presenza di componenti maggiormente volatili ma minoritari, come il ghiaccio di ossido e di biossido di carbonio (anidride carbonica). Il ghiaccio di biossido di carbonio sublima fino a circa 10 UA, mentre quello di ossido di carbonio arriva fino a 25 UA, entrambi con un tasso di sublimazione paragonabile a quello dell’acqua a 3 UA. In effetti, questo è il modello fisico correntemente accettato per Chiron, noto anche come cometa 95P/Chiron.
Il diametro di Chiron è stato determinato recentemente dallo Spitzer Space Telescope e risulta di 233 ± 14 km, mentre il periodo di rotazione è di 5,917813 ore. Dal punto di vista spettrale, nel visibile e nel vicino infrarosso, Chiron è simile agli asteroidi di tipo C, con un albedo geometrico di 0,075 e indici di colore U-B = 0,28 ± 0,06 mag e B-V = 0,70 ± 0,02 mag. Nel vicino infrarosso lo spettro è variabile nel tempo. Nel 1996 e nel 1999 era presente una banda di assorbimento a 2 µm dovuta al ghiaccio d’acqua, mentre nel 1993 non ve n’era traccia, probabilmente perché nascosta dall’attività cometaria, che può rendere più o meno visibile porzioni di superficie.

7 pensieri su “Viaggio fra i Centauri

  1. Affascinante la doppia natura dei Centauri! Ho una domanda: Pholus ha le caratteristiche di una ex cometa oppure è proprio diverso? Grazie per i tuoi articoli!

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    1. Ciao Elisabetta, gli spettri infrarossi di Pholus mostrano la presenza in superficie sia di ghiaccio d’acqua sia di metanolo. Il colore è marcatamente rossastro indice della presenza di composti organici come le toline. Pholus presenta le caratteristiche di un nucleo cometario primitivo, mai alterato dal calore del Sole quindi più che una ex cometa è una cometa ancora vergine.

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