SAIt – XXI Scuola Estiva di AstronomiaStilo (Reggio Calabria) 25 – 30 luglio 2016

ESPLORAZIONE DEL SISTEMA SOLARE: OLTRE SATURNO

Mauro Dolci

Società Astronomica ItalianaINAF – Osservatorio Astronomico di Teramo

Mercoledì 27 luglio 2016

Un po’ di storia

Per molti secoli, quale retaggio della filosofia aristotelica, si è ritenuto che

Saturno fosse l’ultimo dei pianeti in ordine di distanza (prima) dalla Terra e

(poi) dal Sole.

ALTISSIMUM PLANETAM TERGEMINUM OBSERVAVI

(Galileo Galilei, lettera a

Johannes Kepler, 1610)

Un po’ di storia

Nel marzo del 1781, William Herschel

nota una stellina che sembra spostarsi

lentamente in cielo. Pubblica la scoperta

quasi due mesi dopo e classifica l’oggetto

come una cometa, che battezza Georgium

Sidus.

Quando si comprende che l’oggetto è un

nuovo pianeta, lo ribattezza Georgian

Planet. Alla fine verrà dato il nome Urano

ad un pianeta che, senza essere stato

riconosciuto, era stato osservato

numerose volte nei quasi 100 anni

precedenti !

Da questo momento gli astronomi si

rendono conto che, oltre a Urano,

possono esistere altri pianeti al di là di

Saturno…

Un po’ di storia

Intorno al 1820 ci si rende conto che il moto di Urano non segue il

comportamento previsto.

Si ipotizza che un pianeta abbastanza grande, posto al di là di Urano, ne

perturbi l’orbita.

Adams (nel 1843) e Le Verrier (nel 1846) calcolano la posizione del

nuovo pianeta, che viene scoperto il 23 settembre 1846 da Galle e

d’Arrest all’Osservatorio di Berlino !

Nettuno entra a far parte della coorte del Sole.

Un po’ di storia

Alla fine del secolo, si ipotizza la presenza di un ulteriore pianeta, al di là

di Urano e Nettuno, per spiegare alcune irregolarità osservate nei moti

orbitali di questi ultimi.

Il 18 febbraio 1930 viene così scoperto Plutone, ad opera di Pickering,

Lowell e Tombaugh.

In realtà Plutone c’entra poco o nulla con le perturbazioni osservate, e la sua

scoperta può definirsi piuttosto casuale !

Un po’ di storia

Già pochi anni dopo le scoperte di Urano e Nettuno, si cominciano a

scoprirne i maggiori satelliti:

URANO (1781)

Titania, Oberon Herschel (1787)

Ariel, Umbriel Lassel l (1840)

Miranda Kuiper (1948)

NETTUNO (1846)

Tritone Lassell (1846)

Nereide Kuiper (1949)

Larissa Reitsema (1981)

PLUTONE (1930)

Caronte Christy (1978)

Notte, Idra Mutchler (HST, 2005)

Cerbero Showalter (HST, 2011)

Stige Showalter (HST, 2012)

Un po’ di storia

Inoltre, già dal 1930 si ipotizza che Plutone sia solo uno degli oggetti che

orbitano intorno al Sole al di là dell’orbita di Nettuno, popolando una

fascia di tipo asteroidale (ma non solo).

La Fascia di Edgeworth-Kuiper viene

ufficialmente riconosciuta dopo la

scoperta dell’oggetto transnettuniano

(15760) 1992 QB1, avvenuta il 30 agosto

1992 a Mauna Kea, ad opera di Jewitt

e Luu.

Un po’ di storia

Nel 2006, in seguito all’accumularsi di scoperte di oggetti di dimensioni

non trascurabili oltre l’orbita di Nettuno (oggetti trans-nettuniani, in

particolare Sedna), l’IAU decide di declassare Plutone a pianeta nano,

ribattezzandolo (134340) Pluto.

Nello stesso tempo, Plutone diventa il riferimento dei pianeti nani trans-

nettuniani, denominati plutoidi.

Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…

Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…

Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…

Dalle osservazioni da Terra alle sonde spaziali…

…fino al revival delle osservazioni da Terra…

Immagini di Urano nell’Infrarosso – Telescopi Keck (Hawaii)

…fino al revival delle osservazioni da Terra…

Immagini di Nettuno nell’Infrarosso – Telescopi Keck (Hawaii)

…e dallo spazio (sì, ma vicino alla Terra!)

Plutone – Hubble Space Telescope

L’esplorazione spaziale di Urano e Nettuno

La sonda Voyager 2

Fly-by

Giove 9 Jul 1979 (700.000 km)

Saturno 26 Aug 1981 (150.000 km)

Urano 24 Jan1986 (105.000 km)

Nettuno 25 Aug 1989 (58.000 km)

Lanciata da Cape Canaveral il 20 agosto 1977, ha

esplorato i sistemi di Giove, Saturno, Urano e Nettuno,

per poi proseguire verso lo spazio interstellare.

URANO: cosa, dove, quando

Distanza media dal Sole

2.87 x 109 km = 19.18 UA

Periodo Orbitale

84.07 anni

Eccentricità dell’orbita

0.047

Inclinazione orbitale sull’eclittica

0.77°

Raggio

25266 km

Massa

8.68 x 1025 kg = 14.53 Mterra

Periodo di rotazione

– 17h 14m 24s

Inclin. dell’asse sulla normale all’eclittica

97.77°

URANO: struttura interna e composizione

Il sistema di Urano: i satelliti

Sono 27 i satelliti naturali di Urano identificati finora. Di questi 5 sono stati

scoperti prima dell’era spaziale (Titania, Oberon, Ariel, Umbriel, Miranda).

Il sistema di Urano: i satelliti

Il sistema di Urano: gli anelli

Scoperti da terra nel 1977

durante lo studio di una

occultazione stellare da parte di

Urano, sono stati ampiamente

studiati tramite i dati raccolti

dalla Voyager 2 e successivamente

con i dati osservativi dell’Hubble

Space Telescope.

La struttura consta di molti anelli

distinti, separati e confinati da un

notevole numero di satelliti-

pastore, alla stregua di quanto già

visto per gli anelli di Saturno.

Il fenomeno si basa su risonanze

orbitali di tipo gravitazionale.

La curiosa inclinazione dell’asse (e del sistema)

L’inclinazione dell’asse di Urano rispetto al piano orbitale non ha eguali nel

Sistema Solare. In pratica, il pianeta «rotola» lungo l’orbita.

Una caratteristica particolare è l’inclinazione non solo dell’asse di rotazione

del pianeta, ma dell’intero sistema: gli anelli sono paralleli all’equatore, così

come lo sono –salvo piccole deviazioni del tutto normali – i piani orbitali dei

satelliti.

Tale inclinazione, causa di una

peculiare meteorologia del gigante

gassoso, potrebbe risalire a

catastrofici impatti in epoche

primigenie del Sistema Solare

stesso.

Il dibattito scientifico in tal senso è

tuttavia completamente aperto.

NETTUNO: cosa, dove, quando

Distanza media dal Sole

4.498 x 109 km = 30.07 UA

Periodo Orbitale

164.88 anni

Eccentricità dell’orbita

0.0086

Inclinazione orbitale sull’eclittica

1.77°

Raggio

24552 km

Massa

1.02 x 1026 kg = 17.16 Mterra

Periodo di rotazione

+ 16h 06m 36s

Inclin. dell’asse sulla normale all’eclittica

28.32°

NETTUNO: struttura interna e composizione

Il sistema di Nettuno: i satelliti

Sono 14 i satelliti naturali di Nettuno identificati finora. Il maggiore è

Tritone, scoperto appena due settimane dopo la scoperta di Nettuno.

Il sistema di Nettuno: gli anelli

Il sistema di anelli di Nettuno, come quello di Urano, è stato scoperto

inizialmente con l’osservazione di occultazioni stellari da Terra, fin dal 1968.

Gli anelli sono molto tenui e sembrano in una situazione di instabilità che li

dovrebbe portare a dissolversi entro pochi secoli.

L’esplorazione spaziale di Plutone

La missione New Horizons

Distanza media dal Sole

5.906 x 109 km = 39.48 UA

Periodo Orbitale

247.8 anni

Eccentricità dell’orbita

0.2489

Inclinazione orbitale sull’eclittica

17.14°

Raggio

1185 km

Massa

1.3 x 1022 kg = 0.177 Mluna

Periodo di rotazione

+ 6g 9h 17m 36s

Inclin. dell’asse sulla normale all’eclittica

115.6°

PLUTONE: cosa, dove, quando

I satelliti di Plutone

Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)

Le immagini acquisite dalla camera LORRI a bordo di New Horizons

mostrano l’esistenza di montagne, ghiacciai (di azoto solido), possibili

vulcani e una dinamica (superficiale ed interna) del tutto inaspettata !

Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)

Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)

Plutone: cosa sappiamo di nuovo oggi (data progress…)

Caronte (New Horizons)

L’ambiente oltre Nettuno

La zona oltre Nettuno è, come ci si aspettava fin dalla scoperta di Plutone,

effettivamente popolata da un enorme numero di piccoli corpi, residuo

primordiale del processo di formazione del Sistema Solare.

L’interazione gravitazionale con Nettuno fa sì che tutti questi corpi si

possano dividere in due gruppi, a seconda della stabilità della loro orbita:

• oggetti della Fascia di Kuiper (KBO), in orbita stabile;

• oggetti del Disco Diffuso (SDO), in orbita instabile o metastabile.

All’estrema periferia del Sistema: la Nube di Oort

A distanze ancora maggiori, sono numerose le indicazioni per cui il Sistema

Solare è avvolto da una ampia nuvola di piccoli corpi, essenzialmente nuclei

cometari, chiamata Nube di Oort.

Essa di estende da almeno 2000 UA fino al limite della sfera di

influenza gravitazionale del Sole, delimitata essenzialmente dall’azione

mareale del campo gravitazionale globale della Via Lattea.

Grazie per l’attenzione !