La scoperta di Plutone
Quasi ottant’anni fa un astronomo che lavorava all’Osservatorio Lowell negli Stati Uniti fece una scoperta che avrebbe dato il via a un drammatico cambiamento nel nostro modo di guardare il sistema solare. Il giovane astronomo era Clyde Tombaugh, un assistente di osservazione che lavorava all’osservatorio reso famoso dal grande astronomo Percival Lowell. Tombaugh stava continuando la ricerca di un pianeta sfuggente – il pianeta X – che Lowell aveva creduto (erroneamente) responsabile della perturbazione delle orbite di Urano e Nettuno.
Nel giro di un anno, dopo aver passato numerose notti al telescopio ad esporre lastre fotografiche e mesi a scannerizzarle tediosamente alla ricerca di segni di un pianeta, Tombaugh vide quello che stava cercando. Intorno alle 4 del pomeriggio del 18 febbraio 1930 Tombaugh iniziò a confrontare due lastre scattate nel gennaio dello stesso anno che mostravano una regione nella costellazione dei Gemelli. Mentre passava da una lastra all’altra, cercando di vedere se qualcosa si muoveva leggermente tra le due (il segno rivelatore del pianeta che stava cercando), vide qualcosa. In una parte dell’inquadratura un piccolo oggetto fluttuò di pochi millimetri mentre passava da una lastra all’altra. Tombaugh aveva trovato il suo nuovo pianeta! (Stern & Mitton, 2005)
Il paesaggio mutevole del sistema solare
L’oggetto che Tombaugh aveva scoperto si chiamava Plutone, un nome adottato ufficialmente dall’American Astronomical Society, dalla Royal Astronomical Society nel Regno Unito e dalla IAU. È un mondo gelido, a miliardi di chilometri dalla Terra, e 30 volte meno massiccio dell’allora più piccolo pianeta conosciuto, Mercurio. Ma Plutone non era solo. Si scoprì che aveva cinque satelliti. Il più grande, Caronte, fu scoperto nel 1978. I quattro più piccoli sono stati scoperti con il telescopio spaziale Hubble nel 2005, 2011 e 2012 e chiamati ufficialmente Nix, Hydra, all’inizio del 2006 (leggi tutto), Kerberos e Styx nel 2013 (leggi tutto) dalla IAU.
La visione del paesaggio del nostro sistema solare ha cominciato a cambiare il 30 agosto 1992 con la scoperta da parte di David Jewitt e Jane Luu dell’Università delle Hawaii del primo degli oltre 1000 oggetti ora conosciuti che orbitano oltre Nettuno in quella che viene spesso chiamata la regione transnettuniana. Più in generale questi corpi sono spesso etichettati semplicemente come Oggetti trans-nettuniani (TNO).
Con così tanti Oggetti trans-nettuniani che vengono trovati, sembrava inevitabile che uno o più potessero essere trovati per rivaleggiare con Plutone in dimensioni. La notte del 21 ottobre 2003, Mike Brown del Caltech, Chad Trujillo dell’Osservatorio Gemini e David Rabinowitz dell’Università di Yale stavano usando un telescopio e una telecamera dell’Osservatorio Palomar negli Stati Uniti per cercare ai margini del sistema solare. Quella notte hanno ripreso una regione di cielo che mostrava un oggetto in movimento rispetto alle stelle di sfondo. Un’analisi successiva ha mostrato che avevano scoperto un altro mondo freddo, di circa 2500 km di diametro, in orbita attorno al Sole. Osservazioni successive hanno mostrato che il nuovo oggetto, inizialmente chiamato 2003 UB313 secondo il protocollo dell’Unione Astronomica Internazionale sulla designazione iniziale di tali oggetti, era più massiccio di Plutone e che anche lui aveva un satellite (leggi tutto). Con un oggetto più grande e più massiccio di Plutone oltre Nettuno e con la scoperta di un numero sempre maggiore di questi oggetti trans-nettuniani, gli astronomi hanno cominciato a chiedersi: “Che cosa costituisce un pianeta?”
Una nuova classe di oggetti e come definire un pianeta
L’IAU è stata responsabile della denominazione e della nomenclatura dei corpi planetari e dei loro satelliti fin dai primi anni del 1900. Come spiega il professor Ron Ekers, ex presidente della IAU:
Tali decisioni e raccomandazioni non sono applicabili da nessuna legge nazionale o internazionale; piuttosto stabiliscono convenzioni che hanno lo scopo di aiutare la nostra comprensione di oggetti e processi astronomici. Quindi, le raccomandazioni della IAU dovrebbero basarsi su fatti scientifici ben stabiliti e avere un ampio consenso nella comunità interessata.(leggi l’articolo completo a pagina 16 del Giornale IAU GA)
La IAU ha deciso di creare un comitato per raccogliere opinioni da una vasta gamma di interessi scientifici, con l’input di astronomi professionisti, scienziati planetari, storici, editori scientifici, scrittori ed educatori. Così il comitato per la definizione dei pianeti del comitato esecutivo della IAU fu formato e si mise rapidamente a preparare una bozza di risoluzione da sottoporre ai membri della IAU. Dopo la riunione finale a Parigi, la bozza di risoluzione fu completata. Un aspetto cruciale della risoluzione è descritto dal professor Owen Gingerich, presidente del comitato di definizione dei pianeti della IAU: “Dal punto di vista scientifico, volevamo evitare tagli arbitrari basati semplicemente su distanze, periodi, magnitudini o oggetti vicini”. (per saperne di più leggi il Giornale della IAU GA, a partire da pagina 16 del PDF)
La risoluzione finale
La prima bozza di proposta per la definizione di un pianeta è stata discussa vigorosamente dagli astronomi all’Assemblea Generale IAU del 2006 a Praga e una nuova versione ha lentamente preso forma. Questa nuova versione era più accettabile per la maggioranza ed è stata sottoposta ai membri della IAU per una votazione alla Cerimonia di chiusura del 24 agosto 2006. Alla fine dell’Assemblea Generale di Praga, i suoi membri votarono che la risoluzione B5 sulla definizione di un pianeta nel Sistema Solare sarebbe stata la seguente:
Un corpo celeste che (a) è in orbita intorno al Sole, (b) ha una massa sufficiente affinché la sua autogravità superi le forze del corpo rigido in modo da assumere una forma di equilibrio idrostatico (quasi rotonda), e (c) ha liberato il quartiere intorno alla sua orbita.
(leggi)
Pianeti nani, plutoidi e il sistema solare oggi
La risoluzione della IAU significa che il sistema solare consiste ufficialmente di otto pianeti Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. È stata anche decisa una nuova classe distinta di oggetti chiamati pianeti nani. Si è deciso che i pianeti e i pianeti nani sono due classi distinte di oggetti. I primi membri della categoria dei pianeti nani sono Cerere, Plutone ed Eris, precedentemente conosciuto come 2003 UB313. Eris è stato chiamato dopo l’assemblea generale della IAU nel 2006 (leggi tutto) Eris è il dio greco della discordia e della lotta, un nome che lo scopritore Mike Brown ha trovato appropriato alla luce della commozione accademica che ha seguito la sua scoperta.
Il pianeta nano Plutone è riconosciuto come un importante prototipo di una nuova classe di oggetti trans-nettuniani. La IAU ha dato una nuova denominazione a questi oggetti: plutoidi.
Oggi la risoluzione rimane in vigore ed è una testimonianza della natura fluida della scienza e di come la nostra visione dell’Universo continui ad evolversi con i cambiamenti apportati da osservazioni, misurazioni e teoria.
Le ultime osservazioni
Il 14 luglio 2015, la sonda New Horizons della NASA è passata davanti a Plutone, fornendo numerose immagini, spettroscopie e set di dati in situ che hanno modificato radicalmente la nostra conoscenza di Plutone e del suo sistema di cinque lune. Le immagini hanno stabilito che Plutone è più grande di Eris ed è il corpo più grande della Fascia di Kuiper. Le immagini hanno anche rivelato un paesaggio notevole che contiene una varietà di forme del terreno, tra cui ampie pianure, catene montuose alte diversi chilometri e prove di vulcani.
La superficie di Plutone è insolita per la sua diversità di composizioni superficiali e colori. Alcune regioni sono luminose come la neve e altre sono scure come il carbone. L’imaging a colori e la spettroscopia di composizione hanno rivelato una distribuzione molto complessa dei ghiacci superficiali, tra cui azoto, monossido di carbonio, acqua e metano, così come i loro sottoprodotti chimici prodotti dalla radiolisi. È stato anche determinato che alcune superfici su Plutone sono completamente prive di crateri visibili, indicando che sono state modificate o create nel recente passato. Altre superfici sono pesantemente craterizzate e sembrano essere estremamente vecchie. Plutone è avvolto da un’atmosfera fredda, dominata dall’azoto, che contiene un sottile strato di foschia molto esteso, spesso circa 150 km. a grande luna di Plutone, Caronte, mostra un’impressionante tettonica e prove di una composizione eterogenea della crosta, ma nessuna prova di un’atmosfera; il suo polo mostra un terreno scuro che lascia perplessi. Non sono stati rilevati nuovi satelliti, né anelli. I piccoli satelliti Hydra e Nix hanno superfici più luminose del previsto.
Questi risultati sollevano domande fondamentali su come un pianeta piccolo e freddo possa rimanere attivo nel corso dell’età del sistema solare. Dimostrano che i pianeti nani possono essere interessanti dal punto di vista scientifico tanto quanto i pianeti. Altrettanto importante è che tutti e tre i principali corpi della fascia di Kuiper visitati finora dalle sonde – Plutone, Caronte e Tritone – sono più diversi che simili, a testimonianza della potenziale diversità che attende l’esplorazione del loro regno.
Stern, A., & Mitton, J., 2005, Pluto and Charon: Ice Worlds on the Ragged Edge of the Solar System, Wiley-VCH 1997
Pianeti, pianeti nani e piccoli corpi del sistema solare
Domande e risposte
Q: Qual è l’origine della parola pianeta?
A: La parola pianeta deriva dalla parola greca per “vagabondo”, il che significa che i pianeti erano originariamente definiti come oggetti che si muovevano nel cielo notturno rispetto allo sfondo di stelle fisse.
Q: Perché c’è bisogno di una nuova definizione per la parola pianeta?
A: La scienza moderna fornisce molte più informazioni del semplice fatto che gli oggetti che orbitano intorno al Sole sembrano muoversi rispetto allo sfondo delle stelle fisse. Per esempio, recentemente sono state fatte nuove scoperte di oggetti nelle regioni esterne del nostro sistema solare che hanno dimensioni paragonabili e più grandi di Plutone. Storicamente Plutone è stato riconosciuto come il nono pianeta. Quindi queste scoperte hanno giustamente messo in discussione se anche i nuovi oggetti trans-nettuniani scoperti debbano essere considerati come nuovi pianeti.
Q: Come hanno fatto gli astronomi a raggiungere un consenso per una nuova definizione di pianeta?
A: Gli astronomi del mondo, sotto gli auspici dell’Unione Astronomica Internazionale, hanno deliberato su una nuova definizione della parola pianeta per quasi due anni. I risultati di queste deliberazioni sono stati incanalati in un Comitato per la definizione di pianeta e infine proposti all’Assemblea Generale della IAU. L’evoluzione continua della definizione attraverso il dibattito e ulteriori discussioni ha permesso un consenso finale e il voto.
Q: Quali nuovi termini sono usati nella definizione ufficiale della IAU?
A: Ci sono tre nuovi termini adottati come definizioni ufficiali dalla IAU. I termini sono: pianeta, pianeta nano e piccolo corpo del sistema solare.
Q: In un linguaggio semplice, qual è la nuova definizione di pianeta?
A: Un pianeta è un oggetto in orbita intorno al Sole che è abbastanza grande (abbastanza massiccio) da avere la sua auto-gravità che lo tira in una forma rotonda (o quasi sferica). Inoltre un pianeta orbita in un percorso chiaro intorno al Sole. Se un qualsiasi oggetto si avvicina all’orbita di un pianeta, entrerà in collisione con il pianeta, e quindi sarà accretato, o sarà espulso in un’altra orbita.
Q: Qual è l’esatta formulazione della definizione ufficiale di pianeta proposta dalla IAU?
A: Un pianeta è un corpo celeste che (a) è in orbita intorno al Sole, (b) ha una massa sufficiente per la sua autogravità per superare le forze del corpo rigido in modo che assuma una forma di equilibrio idrostatico (quasi rotonda), e (c) ha liberato il quartiere intorno alla sua orbita.
Q: Un corpo deve essere perfettamente sferico per essere chiamato pianeta?
A: No. Per esempio, la rotazione di un corpo può distorcere leggermente la forma in modo che non sia perfettamente sferico. La Terra, per esempio, ha un diametro leggermente maggiore misurato all’equatore che ai poli.
Q: In base a questa nuova definizione, quanti pianeti ci sono nel nostro sistema solare?
A: Ci sono otto pianeti nel nostro sistema solare: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno. Mnemonico: *My Very Educated Mother Just Served Us Nachos (Phyllis Lugger, *http://www.aas.org/cswa/bulletin.board/2006/08.25.06.html).
Q: È tutto, solo otto pianeti?
A: No. Oltre agli otto pianeti, ci sono anche cinque pianeti nani conosciuti. Molti altri pianeti nani saranno probabilmente scoperti presto.
Q: Cos’è un pianeta nano?
A: Un pianeta nano è un oggetto in orbita intorno al Sole che è abbastanza grande (abbastanza massiccio) da avere la propria gravità che lo tira in una forma rotonda (o quasi). Generalmente, un pianeta nano è più piccolo di Mercurio. Un pianeta nano può anche orbitare in una zona che ha molti altri oggetti al suo interno. Per esempio, un’orbita all’interno della fascia degli asteroidi è in una zona con molti altri oggetti.
Q: Quanti pianeti nani ci sono?
A: Attualmente ci sono cinque oggetti accettati come pianeti nani. Cerere, Plutone, Eris, Makemake e Haumea.
Q: Cos’è Cerere?
A: Cerere è (o ora possiamo dire che era) il più grande asteroide, circa 1000 km di diametro, che orbita nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove. Cerere ora si qualifica come pianeta nano perché si sa che è abbastanza grande (abbastanza massiccio) da avere un’autogravità che lo tira in una forma quasi rotonda. (Thomas, 2005) Cerere orbita all’interno della fascia degli asteroidi ed è un esempio del caso di un oggetto che non orbita in un percorso chiaro. Ci sono molti altri asteroidi che possono avvicinarsi al percorso orbitale di Cerere.
D: Cerere non veniva chiamato un tempo asteroide o pianeta minore?
A: Storicamente, Cerere fu chiamato pianeta quando fu scoperto per la prima volta nel 1801, orbitando in quella che è conosciuta come la fascia degli asteroidi tra Marte e Giove. Nel XIX secolo gli astronomi non riuscirono a risolvere le dimensioni e la forma di Cerere, e poiché numerosi altri corpi furono scoperti nella stessa regione, Cerere perse il suo status di pianeta. Per più di un secolo, Cerere è stato indicato come un asteroide o un pianeta minore.
D: Perché Plutone è ora chiamato pianeta nano?
A: Plutone rientra ora nella categoria dei pianeti nani a causa delle sue dimensioni e del fatto che risiede all’interno di una zona di altri oggetti di dimensioni simili nota come regione transnettuniana.
Q: Il satellite di Plutone, Caronte, è un pianeta nano?
A: Per ora, Caronte è considerato solo un satellite di Plutone. L’idea che Caronte possa qualificarsi per essere chiamato un pianeta nano a sé stante potrebbe essere considerata in seguito. Caronte potrebbe essere preso in considerazione perché Plutone e Caronte sono paragonabili per dimensioni e orbitano l’uno attorno all’altro, piuttosto che essere solo un satellite che orbita attorno ad un pianeta. La cosa più importante per il caso di Caronte come pianeta nano è che il centro di gravità attorno al quale orbita Caronte non è all’interno del sistema primario, Plutone. Invece questo centro di gravità, chiamato baricentro, risiede nello spazio libero tra Plutone e Caronte.
Q: Giove e Saturno, per esempio, hanno grandi satelliti sferici in orbita intorno a loro. Questi grandi satelliti sferici sono ora chiamati pianeti nani?
A: No. Tutti i grandi satelliti di Giove (per esempio, Europa) e Saturno (per esempio, Titano) orbitano intorno a un centro di gravità comune (chiamato “baricentro”) che è in profondità all’interno del loro pianeta massiccio. Indipendentemente dalle grandi dimensioni e forme di questi corpi orbitanti, la posizione del baricentro all’interno del pianeta massiccio è ciò che definisce i grandi corpi orbitanti come Europa, Titano, ecc. come satelliti piuttosto che pianeti.
Q: Cos’era 2003 UB313?
A: 2003 UB313 era un nome provvisorio dato ad un grande oggetto scoperto nel 2003 che risiede in un’orbita intorno al Sole oltre Nettuno. Ora si chiama Eris ed è riconosciuto come un pianeta nano.
Q: Perché Eris è un pianeta nano?
A: Le immagini del telescopio spaziale Hubble hanno risolto le dimensioni di Eris mostrando che è grande come, o più grande di Plutone, Brown (2006). Più importante, Eris è stato trovato per avere un satellite, che è stato poi chiamato Dysnomia, dal nome del demone greco dell’illegalità che era figlia di Eris. Nel 2007, la massa di Eris è stata determinata in (1,66 ± 0,02)×1022 kg, il 27% più grande di Plutone, sulla base di osservazioni dell’orbita di Dysnomia. Eris orbita anche all’interno della regione transnettuniana – una regione che non è stata ripulita. Pertanto Eris è un pianeta nano.
D: Come si chiama un oggetto che è troppo piccolo per essere un pianeta o un pianeta nano?
A: Tutti gli oggetti che orbitano intorno al Sole che sono troppo piccoli (non abbastanza massicci) perché la loro stessa gravità li tiri in una forma quasi sferica sono ora definiti come piccoli corpi del sistema solare. Questa classe comprende attualmente la maggior parte degli asteroidi del sistema solare, gli oggetti near-Earth (NEO), gli asteroidi troiani di Marte e Giove, la maggior parte dei centauri, la maggior parte degli oggetti trans-nettuniani (TNO) e le comete.
D: Cos’è un piccolo corpo del sistema solare?
A: Il termine “piccolo corpo del sistema solare” è una nuova definizione della IAU per comprendere tutti gli oggetti che orbitano intorno al Sole che sono troppo piccoli (non sufficientemente massicci) per soddisfare la definizione di pianeta o pianeta nano.
Q: Il termine pianeta minore è ancora da usare?
A: Il termine “pianeta minore” può ancora essere usato. Ma generalmente sarà preferito il termine piccolo corpo del sistema solare.
Q: Come verrà presa una decisione ufficiale se chiamare o meno un oggetto appena scoperto un pianeta, un pianeta nano o un corpo del sistema solare?
A: La decisione su come classificare gli oggetti appena scoperti sarà presa da un comitato di revisione all’interno della IAU. Il processo di revisione sarà una valutazione, basata sui migliori dati disponibili, se le proprietà fisiche dell’oggetto soddisfano o meno le definizioni. È probabile che per molti oggetti possano essere necessari diversi anni per raccogliere dati sufficienti.
Q: Ci sono altri candidati pianeti attualmente in considerazione?
A: No. Nessuno sembra probabile nel nostro sistema solare. Ma ci sono scoperte di pianeti a bizzeffe intorno ad altre stelle.
Q: Ci sono altri candidati pianeti nani attualmente in considerazione?
A: Sì. Alcuni dei più grandi asteroidi possono essere candidati allo status di pianeta nano e alcuni ulteriori candidati di pianeta nano oltre Nettuno saranno presto considerati.
Q: Quando saranno probabilmente annunciati nuovi pianeti nani?
A: Probabilmente entro i prossimi anni.
Q: Quanti altri nuovi pianeti nani ci saranno probabilmente?
A: Potrebbero esserci decine o forse anche più di cento in attesa di essere scoperti.
Q: Cosa sono i plutoidi?
A: I plutoidi sono corpi celesti in orbita intorno al Sole con un asse semimaggiore maggiore di quello di Nettuno che hanno una massa sufficiente per la loro autogravità per superare le forze del corpo rigido in modo da assumere una forma di equilibrio idrostatico (quasi sferica), e che non hanno liberato il quartiere intorno alla loro orbita. I satelliti dei plutoidi non sono essi stessi plutoidi, anche se sono abbastanza massicci che la loro forma è dettata dall’autogravità. I due plutoidi conosciuti e nominati sono Plutone ed Eris. Ci si aspetta che altri plutoidi vengano nominati man mano che la scienza progredisce e vengono fatte nuove scoperte. (Leggi tutto)
D: Anche un satellite che orbita intorno ad un plutoide può essere un plutoide?
A: No, secondo la risoluzione B5 della IAU un pianeta nano non può essere un satellite, anche se sono abbastanza massicci che la loro forma è dettata dall’autogravità.