Rapporto sulla Periferia del Sistema Solare: Sedna e i Sednitos

L’articolo che segue riguarda eventi e scoperte avvenuti nel 2014-15, mentre un altro, o forse altri due, seguiranno per arrivare fino al giorno d’oggi. Sono i capitoli della ricostruzione di un’indagine scientifica tuttora in corso che ha come campo d’azione la Nube di Oort. Una serie di articoli a carattere divulgativo, per definizione non specialistici, rivolti ad un pubblico di appassionati. I nostri scarsi ma affezionati lettori potranno, spero, seguire passo passo il percorso di una indagine che potrebbe portare alla “definitiva” scoperta del fantomatico Pianeta X, dove con “definitiva” intendo il suo reale avvistamento nella volta celeste, documentato fotograficamente, e l’acquisizione dei parametri orbitali indispensabili. Spero che questo sia sufficiente a rassicurare quella parte dei lettori che ne hanno abbastanza dell’atmosfera di superstizione che ha circondato per decenni l’esistenza di questo ipotetico corpo celeste, che, dopo il nome originario (Planet X, appunto) coniato dal grande astronomo Percival Lowell, è stato chiamato con diversi appellativi, come Nemesis, Nibiru, e ultimamente Planet Nine, e associato a congiure aliene, la fine del mondo, disastri vari, e via dicendo. Mentre potrebbe avere una straordinaria valenza se fosse oggetto – come sembra stia succedendo – di una vera, metodica indagine scientifica. (Roberto Flaibani).

 La Nube di Oort Interna

Tutto è incominciato nel marzo del 2014, quando Chad Trujillo e Scott Sheppard  hanno scoperto un nuovo pianeta nano che orbitava intorno al Sole rimanendo permanentemente al di là della Fascia di Kuiper, esattamente come Sedna. Al nuovo oggetto è stato assegnato il codice 2012 VP 113. 

fascia di Kuiper Nemesis Nibiru nube di Oort Pianeta X Planet Nine
Chad Trujillo e Scott Sheppard (nell’ordine). Chad Trujillo ha scoperto Sedna e oltre 40 pianeti nani. Nato nel 1973 nei pressi di Chicago, ha ricevuto il Ph.D in astronomia all’università delle Hawaii. La sua tesi di laurea riguardava la progettazione di un software dedicato all’individuazione dei TNO (Trans-Neptunian Objects), che utilizzava per la prima volta il metodo Speed-Blinking. Scott S. Sheppard, sin da quando era studente del corso di laurea all’Institute for Astronomy dell’University of Hawaii, è stato accreditato della scoperta di molti piccoli satelliti naturali di Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Gli è inoltre attribuita la scoperta del secondo satellite troiano di Nettuno, 385571 Otrera, come pure di altri oggetti della Fascia di Kuiper, di asteroidi Centauri e oggetti near Earth (Credit Wikipedia).

L’esistenza di VP 113 rafforza l’opinione di chi crede che la parte interna della Nube di Oort (50 – 1500 UA dal Sole) ospiti oltre a un migliaio di pianeti nani, anche una Super-Terra oppure una nana bruna delle dimensioni di Giove, in grado di perturbare le orbite degli altri corpi celesti presenti nella zona, come succede appunto a Sedna e al nuovo arrivato VP 113, il primo dei “Sednoidi” o, più familiarmente, Sednitos. Questo oggetto resterebbe, per buona parte del suo percorso intorno al Sole, a grande distanza da esso, al di là della Fascia di Kuiper, al limite della portata dei nostri attuali strumenti. In effetti sia Sedna che VP 113 sono stati individuati solo perché si trovavano in prossimità del loro perielio, dove potevano essere rilevati più facilmente. Per localizzare un eventuale grande oggetto ancora sconosciuto, si potrebbero quindi studiare le traiettorie degli oggetti minori da esso perturbate, una tecnica d’uso comune in astronomia.

fascia di Kuiper Nemesis Nibiru nube di Oort Pianeta X Planet Nine
L’orbita d Sedna. I cerchietti riprodotti in alto a destra rappresentanno le orbite dei giganti gassosi e quello più esterno, di colore magenta, l’orbita di Plutone

A questo proposito, ci viene in aiuto una ricerca effettuata da Carlos e Raul de la Fuente Marcos (Università di Madrid) insieme a Sverre J. Aarseth (Università di Cambridge), dedicata al modo in cui grandi corpi celesti potrebbero perturbare il moto di oggetti minori nel Sistema Solare. Attraverso lo studio del comportamento della cometa 96P/Machholz e del cosidetto effetto Kozai, i ricercatori sono giunti alla conclusione che dinamiche simili fossero all’opera oltre ai confini del Sistema Solare Esterno, e che potrebbero dare definitiva spiegazione alle inconsuete traiettorie seguite da Sedna e VP113, e da altri aspiranti Sednitos. A loro avviso, e situandosi così almeno parzialmente fuori dall’ipotesi originaria formulata da Sheppard e Trujillo, la presenza di due, e non di una sola Super-Terra, situate l’una a 250 UA, l’altra a 200 UA dal Sole, e il relativo sistema di risonanze, nonché la presenza di un migliaio di pianeti nani, potrebbero giustificare l’attuale configurazione della Nube di Oort Interna. Neanche la successiva scoperta, da parte di Sheppard e Trujillo, di un nuovo, lontanissimo pianeta nano, battezzato col codice V774104, sembra poter offrire qualcosa di nuovo, se non di aver trovato un altro membro della famiglia dei Sednitos.

Questi oggetti percorrono orbite fortemente ellittiche, che presentano un perielio maggiore di 50 UA e un semiasse maggiore più grande di 150 UA, rimangono sempre ben al di fuori della Fascia di Kuiper e non subiscono nessuna influenza gravitazionale da parte dei pianeti giganti del Sistema Solare. Tali orbite incuriosiscono gli astronomi perché percorrono la Nube di Oort Interna, ritenuta niente più che un serbatoio per le comete di lungo periodo. Inoltre i Sednitos, al riparo da influenze gravitazionali, dovrebbero percorrere fin dalle origini orbite relativamente circolari, e non così fortemente ellittiche. Il telescopio Subaru di 8 metri situato alle Hawaii, che ha individuato V774104, ha raccolto anche dati relativi alla presenza di una dozzina di nuovi aspiranti Sednitos, con caratteristiche che però devono ancora essere verificate.

 

fascia di Kuiper Nemesis Nibiru nube di Oort Pianeta X Planet Nine
Ecco un diagramma di alcune orbite del Sistema Solare Esterno. Il Sole e i pianeti interni sono al centro, mentre le orbite dei quattro giganti esterni sono rappresentate da cerchi di colore porpora. La Fascia di Kuiper, incluso Plutone, corrisponde alla zona puntinata in azzurro al di là delle orbite dei quattro giganti. L’orbita di Sedna è mostrata in arancione, mentre quella di 2012 VP113 in rosso. Ambedue i corpi celesti sono vicini al loro perielio. Credit: Scott Sheppard.

 

Ma esiste anche un’altra spiegazione, non meno suggestiva, che potrebbe dare anch’essa una risposta credibile agli interrogativi posti dalle strane orbite dei Sednitos. Una teoria alternativa prevede infatti che gli oggetti tipo Sedna possano essere stati coinvolti nell’incontro ravvicinato del Sole con altre stelle, avvenuto in tempi primordiali, quando il Sistema Solare faceva parte di uno dei tanti cluster densamente popolati da protostelle e interi sistemi stellari in via di formazione. Sedna e i Sednitos sarebbero quindi degli oggetti originatisi in altri sistemi stellari, e poi “scippati” dal Sole in occasione di un incontro ravvicinato.

Il “moto proprio” delle stelle: alcuni esempi

Le stelle “fisse”, com’erano definiti anticamente i corpi celesti non appartenenti al Sistema Solare, si chiamavano così perché, a causa della lontananza dal Sole, il loro moto proprio non era percepibile dall’occhio umano, anche se si sarebbe potuto notarlo in alcuni casi molto particolari, e soltanto per intervalli di tempo dell’ordine di secoli. In ogni caso, la componente di avvicinamento o di allontanamento dal Sistema Solare può essere rilevata solo con l’analisi spettroscopica, perché non provoca nessuno spostamento nella posizione apparente della stella.

 

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La Fascia di Kuiper e la Nube di Oort

 

La Stella di Barnard, per esempio, è una nana rossa molto vicina al Sole che si muove verso di noi alla velocità di 140 km/sec. Proxima Centauri, anch’essa una nana rossa, possiede un interessante pianeta e tra 28000 anni vedrà la sua distanza dal Sole ridotta dagli attuali 4,2 anni luce, a 3 soltanto. La stella Gl710, che dista circa 64 anni-luce e punta verso di noi, tra 1,3 milioni di anni avrà probabilmente un incontro ravvicinato col Sole, scompaginando la struttura della Nube di Oort, e provocando chissà quali danni nel Sistema Solare Interno. Coryn Bailer-Jones (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg) ha studiato questi incontri ravvicinati tra stelle, e ha calcolato che nel passato, il Sole dovrebbe aver avuto simili incontri con Gamma Microscopii, una gigante di classe G6, con la Stella di Van Maanen, una nana bianca, e con HIP85605 a soli 0,13 anni luce, pari a 8200 UA.

L’ipotesi della cattura di Sedna e dei Senditos da parte del Sole nel corso di un incontro ravvicinato con un’altra stella è stata analizzata da un gruppo di ricercatori del Leiden Observatory diretto da Lucie Jilkova. Dopo aver simulato al computer oltre 10.000 incontri, la conclusione alla quale sono arrivati è stata che il Sole avrebbe avuto un flyby con una stella di massa pari a 1,8 quella solare, alla distanza minima di 340 UA, lungo una traiettoria inclinata di 17 – 34 gradi sull’eclittica. Nel corso dell’evento, la Fascia di Kuiper sarebbe stata completamente scompaginata, con molti planetesimi scagliati nello spazio interstellare, o catturati dall’altra stella, o indirizzati nella Nube di Oort Interna, mentre oltre 900 andavano a popolare proprio la zona dei Sednitos.

Il 2015 si chiude con Sedna e i Sednitos al centro dell’attenzione dei ricercatori. E’ stato prodotto un ventaglio di ipotesi che danno spiegazioni più o meno verosimili in merito al comportamento di quella piccola famiglia di pianeti nani, che è, evidentemente, la chiave di volta di tutta la contesa. Ma non è ancora il momento della resa dei conti, la mole dei dati raccolti è impressionante ma non sufficiente per dare risposte univoche e per raggiungere la prova definitiva, cioè l’effettivo avvistamento di uno o più corpi celesti ancora sconosciuti (o l’assenza di esso), che suffraghi una delle ipotesi. Saranno le osservazioni nell’infrarosso di WISE, le accurate rilevazioni astrometriche di Gaia, oppure i big data del Pan-Starrs, a darci la risposta definitiva? O dovremo attendere il lancio del JWST? Ovviamente non lo sappiamo, ma nel prossimo articolo daremo conto degli avvenimenti e delle scoperte avvenute nel 2016, un anno entusiasmante per i ricercatori.

I capitoli precedenti:

a cura di ROBERTO FLAIBANI

FONTI:

Sheppard and Trujillo, A Sedna-like body with a perihelion of 80 astronomical units ,Nature 507 (27 March, 2014), 471-474

 de la Fuente Marcos et al., Flipping minor bodies: what comet 96P/Machholz 1 can tell us about the orbital evolution of extreme trans-Neptunian objects and the production of near-Earth objects on retrograde orbits. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Vol. 446, Issue 2, pp. 1867-1873 preprint

de la Fuente Marcos, Extreme trans-Neptunian objects and the Kozai mechanism: signalling the presence of trans-Plutonian planets Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Vol. 443, Issue 1, pp. L59-L63 preprint

Bailer-Jones, Close Encounters of the Stellar Kind accepted at Astronomy & Astrophysics preprint

Jílková et al., How Sedna and family were captured in a close encounter with a solar sibling, submitted to Monthly Notices of the Royal Astronomical Society preprint

Infine vorrei precisare che nel costruire la struttura narrativa dell’articolo, ho fatto costantemente riferimento ai post pubblicati sull’argomento dal blog <Centauri Dreams> che da sempre è il mio punto di riferimento privilegiato.

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