4/06/15

Arlecchino servo di due padroni: vita dura per i satelliti di Putone e Caronte **

La vita su uno dei piccolo satellite di Plutone, come Nix o Hydra, sarebbe alquanto caotica e imprevedibile. Se doveste andare al lavoro ogni mattina, avreste seri problemi a sistemare la vostra sveglia, dato che il Sole sorgerebbe a ore sempre diverse e in direzioni del tutto inattese. No, non c’entra niente la relatività speciale e la dilatazione dei tempi, qui si tratta di qualcosa molto più terra-terra, ma non per questo meno confusionario. E capiterebbe anche ben lontani dalla velcoità della luce…

Plutone e Caronte formano un pianeta doppio dato che il baricentro del loro sistema, attorno a cui ruotano entrambi, è decisamente nello spazio vuoto tra I due corpi celesti (la massa di Caronte è ben 1/8 di quella di Plutone… mica bruscolini!). Il baricentro del sistema Terra Luna cade, ad esempio, all’interno della Terra, malgrado la Luna non sia per niente un corpo di massa trascurabile. Non parliamo poi di Giove e Saturno, dove il baricentro del sistema coincide praticamente con il baricentro del singolo pianeta gigante. Un problema che a prima vista sembrerebbe puramente teorico, ma che invece comporta una serie di conseguenze decisamente macroscopiche.

Pensiamo un momento al campo gravitazionale del sistema Plutone e Caronte. Dato che i corpi ruotano entrambi attorno a un baricentro "sospeso nel vuoto", il campo gravitazionale fa tutto meno che restare immobile o quasi. Esso varia continuamente seguendo il movimento delle due masse. Non è, quindi, difficile capire come sia difficile sopravvivere con la dovuta tranquillità in un campo che si muove continuamente. Hai un bel dire: “Un satellite deve mostrare prima o poi sempre la stessa faccia al suo pianeta…” Sì, ma chi è e dov’è il pianeta’?  Immaginatevi di orbitare attorno a qualcosa che fa variare continuamente la sua azione gravitazionale su di voi.

Lasciamo perdere la rivoluzione che più o meno si deve mantenere dato che un baricentro esiste comunque, ma ben diversa è la situazione dell’asse di rotazione che subirebbe continui sbilanciamenti e cambiamenti. In poche parole, altro che ruotare su se stesso come una trottola perfetta, ma un traballante e sempre diverso gioco, schiavo delle variabili condizioni gravitazionali imposte dai due padroni e quindi delle forze mareali. Potete vedere una simulazione di ciò che capita su Nix se fosse visto dal baricentro del sistema. Il tutto è complicato ancora di più dalla forma non sferica dei satellite minori. Hubble ha notato questa danza di tipo essenzialmente “caotica” su Nix e Hydra, ma c’è da giurarci che lo stesso capiti anche su Styx e Kerberos.

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Non confondiamo, però, caos rotazionale con caos orbitale. I satelliti si sono organizzati molto bene e hanno seguito l’esempio dei satelliti medicei di Giove. Nix, Styx e Hydra sono bloccati nella loro rivoluzione da una risonanza stabile  ben determinata: se vi trovaste su Nix, vedreste Styx orbitare esattamente due volte attorno al baricentro Plutone-Caronte  ogni volta che Hydra compie tre orbite. Anche se il caos più evidente deriva dalla rotazione attorno ai propri assi, anche le orbite sono, però, costrette a subire variazioni che, però, non implicano affatto che prima o poi i satelliti lasceranno un posto così complicato. Potrebbero esistere meccanismi dinamici che limitino le variazioni e facciano rimanere il caos entro limiti accettabili. La Meccanica Celeste conosce mille e uno modi per descrivere situazioni anche più complicate…

Prendo spunto da questo fatto per puntualizzare cosa sia veramente la Meccanica Celeste. Essa è una disciplina che studia i moti dei corpi celesti da un punto di vista fisico e matematico, tenendo conto di tutte le interazioni dovute alle forze agenti su di loro. Non confondiamola (come ho letto in un sito divulgativo) con la descrizione dei movimenti apparenti dei corpi celesti nel cielo. Quest’ultima è semplice astronomia sferica, che niente ha a che fare con una delle materie più complicate e meglio studiate della meccanica.  Purtroppo, è sempre una lotta cercare di tamponare le sviste e gli errori che si ripetono con continuità nei luoghi dove si dovrebbe fare divulgazione. E l'umiltà dello scrivente è sempre l'ultima cosa a cui si pensa: definirsi esperto di meccanica celeste solo perché si descrive il moto apparente del Sole o della Luna... mi sembra un po' troppo! D’altra parte, se l’esempio viene dal Media INAF… poveri noi!

Torniamo su Plutone… I problemi evidenziati da Hubble non finiscono qui. Il satellite Kerberos è scuro come il carbone (il che ci sta anche data la polvere che gira da quelle parti), ma gli altri satelliti sono bianchi come un vestito da sposa dei bei tempi andati! Chi è che difende questi ultimi dalla pioggia meteorica? Quale meccanismo li pulisce con tanta attenzione?

L’interesse di un a situazione del genere va ben oltre quello locale. Quanti pianeti esistono attorno a stelle doppie? Moltissimi! Bene, ciò che capita potrebbe capitare quasi sicuramente anche  su questi pianeti, rendendo sempre meno tranquilla e stabile l’evoluzione di una vita biologica “normale”.

Non pensiamo che Hubble sia riuscito a vedere veramente ruotare i piccoli satelliti. Lui  si è accorto di variazioni di luminosità che niente avevano a che fare con cambiamenti di superficie riflettente regolari e continue, come capita nelle curve di luce degli asteroidi.

Non è facile comprendere la storia passata di questo piccolo sistema doppio. Si pensa che esso sia nato dalla collisione di due pianeti nani della fascia di Kuiper. La maggior parte dei frammenti ha riformato i due corpi principali, mentre ciò che rimaneva si è accumulato nei satelliti più piccoli.

E’ inutile dire che ci si aspettano ulteriori e decisive conferme da New Horizons, che vedrà in diretta tutto questo caos abbastanza stabile. Speriamo in bene…

Articolo originale QUI

Il sistema di Plutone e Caronte (per adesso). Fonte: NASA, ESA, e L. Frattare (STScI)
Il sistema di Plutone e Caronte (per adesso). Fonte: NASA, ESA, e L. Frattare (STScI)

10 commenti

  1. Michael

    La scelta di scrivere "Pluito" (inizio secondo paragrafo) è volontaria o un refuso? :wink:

  2. foscoul

    Caro Enzo solo un'ipotesi! è possibile che il satellite Kerberos sia il più vecchio nel sistema dei satelliti e abbia attratto su di se le polveri rimanenti e
    poi gli altri satelliti siano stati catturati di seguito dopo che questo processo si era già attuato rimanendo così "puliti". :-?

  3. caro Micahel...
    no, è solo un refuso ( che non riesco a capire come è venuto fuori... da Pluito a Plutone ce ne corre.... 8-O )... nessuna malizia o cose del genere...

  4. caro Foscoul,
    direi proprio di no... dato che Plutone-Caronte non riuscirebbero a catturare oggetti vaganti molto facilmente (addirittura tre!). Il fatto che Kerberos non sia in risonanza con gli altri, sembrerebbe far pensare che il vagabondo esterno potrebbe essere lui... anche se rimane esercizio difficile e molto fortunoso. Va beh... non dobbiamo aspettare molto per vederli da vicino... :wink:

  5. foscoul

    Grazie Enzo :-P

  6. Lampo

    Mi ha sempre affascinato un sacco l'idea di come sarebbe la vita su un pianeta con due soli...questo non è proprio lo stesso caso ma siamo lì lì...speriamo New Horizon ci regali immagini spettacolari!

  7. Michael

    A me incuriosirebbe molto provare la sensazione di vivere qualche giorno (terrestre) su una Luna di Saturno, per vedere sorgere/tramontare un Sole lontano che viene spesso eclissato dal Pianeta gigante così vicino.

  8. Valerio Ricciardi

    Caro Enzo, mi chiedo: se ciascuno dei satelliti minori in oggetto fosse, ipoteticamente, perfettamente isotropo (senza mascons o altro) e proprio sferico, quindi senza bozzi, aspetti variamente patatosi e conseguenti distribuzioni "strane" della massa, e fosse dotato inizialmente di un proprio spin con un certo asse e una certa velocità di rotazione, potrebbe limitarsi a girare tranquillamente attorno al baricentro (preponderante) del sistema Plutone/Caronte senza sbilanciamenti di sorta? o comunque gli effetti di minideformazioni mareali - non potendo ovviamente essere anche perfettamente rigido oltre che isotropo e simmetrico - finirebbero comunque sempre e senza alternative a sincronizzare rotazione e rivoluzione?

  9. direi proprio di no Valerio,
    Se non ci sono riusciti fino ad ora... L'esempio di Iperione fa scuola. L'ipotesi di una conformazione stabile è oltremodo improbabile, altrimenti l'avrebbero già raggiunta...

  10. caro Valerio,
    cerco di essere più chiaro (andavo un po' di fretta). Dunque, ogni satellite ha la sua orbita piuttosto stabile, alla quale corrisponde un periodo di rivoluzione che è decisamente diverso da quello di Caronte e Plutone attorno al proprio baricentro. Ne segue che il campo gravitazionale continua a essere variabile per il satellite e lui non può che continuare a ruotare in modo caotico. Dovrebbe, al limite, trovare un qualche accoppiamento orbita-rotazione che non è certo cosa facile...

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