Per la prima volta, gli scienziati hanno usato insieme la potenza dei telescopi spaziali Hubble e James Webb della NASA per studiare alcuni dei corpi più lontani del nostro Sistema solare: gli oggetti transnettuniani (TNO). Alcuni di questi sono tra i più piccoli e deboli mai osservati direttamente. Inaspettatamente, i ricercatori hanno trovato meno TNO di piccole dimensioni rispetto a quanto si aspettassero, e hanno scoperto che i colori di questi corpi seguono le stesse relazioni osservate nei loro parenti più grandi.
Questi oggetti sono in genere corpi piccoli, deboli e ghiacciati che orbitano attorno al Sole oltre l’orbita di Nettuno. La maggior parte è oltre 100 milioni di volte meno luminosa degli oggetti visibili a occhio nudo. In due articoli complementari pubblicati martedì su The Astronomical Journal, i team hanno analizzato il colore, la composizione e la distribuzione delle dimensioni di 27 TNO piccoli e deboli scoperti di recente.
Questa classe di piccoli corpi offre la migliore visione di una fase iniziale della formazione dei pianeti, quando un disco di polvere e ciottoli in orbita attorno al Sole si aggregò formando «planetesimi» delle dimensioni di una città — i blocchi solidi fondamentali che si ammassano per formare i pianeti — ma i planetesimi non si erano ancora uniti in mondi completamente formati. Oltre Nettuno, questa seconda fase non ebbe mai luogo, lasciando una popolazione congelata di planetesimi.
Nell’indagine sui TNO più profonda mai realizzata, i team guidati da dottorandi dell’University of Victoria, in Canada, sotto la supervisione del National Research Council of Canada, e della Northern Arizona University di Flagstaff, hanno esaminato simultaneamente una porzione di cielo con Hubble, osservando la luce visibile dei TNO, e con Webb, osservandone la luce infrarossa. I ricercatori hanno misurato i colori degli oggetti, simili a un’impronta digitale della composizione della loro superficie, oltre alle loro dimensioni, e ne hanno determinato le orbite.
Nelle osservazioni coordinate, i team hanno studiato due diversi tipi di TNO. Il primo è costituito dai TNO dinamicamente «freddi», che si trovano sulle loro orbite originarie, relativamente circolari, attorno al Sole e nel piano del Sistema solare. Il secondo tipo è costituito dai TNO dinamicamente «caldi», formatisi tra le posizioni attuali di Urano e Nettuno, ma spinti verso l’esterno, fino alla posizione attuale, quando i giganti gassosi esterni migrarono nelle prime fasi della storia del Sistema solare. Oggi si trovano su orbite fortemente ellittiche e si spostano dentro e fuori dal piano del nostro Sistema solare.
NASA’s Goddard Space Flight Center; produttore principale: Paul Morris
Prima di queste osservazioni, gli astronomi pensavano che i piccoli TNO di entrambe le popolazioni, calda e fredda, avessero subito molte collisioni, modificando le loro superfici rispetto a quelle dei TNO più grandi. Ma le osservazioni non hanno mostrato questo. Al contrario, i corpi piccoli assomigliano ai loro omologhi più grandi. Ciò implica che le collisioni non stiano modificando in modo significativo le superfici — forse perché le collisioni sono meno numerose del previsto, oppure perché i TNO conservano in qualche modo la loro composizione primordiale, precedente alle collisioni. I team stanno ancora cercando di risolvere questo mistero.
«Si può immaginare uno scenario in cui essere sballottati e frammentati modifichi la composizione della superficie, e quindi si osservi un colore superficiale diverso nei piccoli TNO rispetto ai loro fratelli maggiori. Perciò è davvero affascinante vedere che gli oggetti più piccoli in qualche modo “ricordano” e conservano la storia di come si sono formati», ha dichiarato Anastasia Morgan, dottoranda della Northern Arizona University, che ha guidato lo studio sul colore e sulla composizione.
«Questi TNO dinamicamente “caldi” conservano una traccia del luogo in cui sono nati, anche se da allora le loro orbite sono state rimescolate», ha dichiarato il coautore David Trilling della Northern Arizona University.
Sembra che entrambe le popolazioni, quella «calda» e quella «fredda», mantengano gli stessi colori che avevano al momento della formazione, con pochi cambiamenti dalla nascita del Sistema solare.
I dati di Webb hanno inoltre permesso ai ricercatori di misurare il numero di oggetti di ciascuna dimensione. Hanno scoperto che le distribuzioni complessive delle dimensioni delle due popolazioni erano sorprendentemente simili.
«È molto interessante che il processo di formazione dei planetesimi finisca per produrre la stessa distribuzione delle dimensioni per entrambe le popolazioni, fredda e calda, nonostante la loro formazione sia avvenuta in regioni diverse del Sistema solare primordiale. Il processo sembra essere insensibile alle condizioni del disco: produce planetesimi di dimensioni simili sia quando il disco è caldo sia quando è freddo, e sia quando è denso sia quando è soffice», ha dichiarato Marielle Eduardo, dottoranda dell’University of Victoria, che ha guidato lo studio sulla distribuzione delle dimensioni.
I ricercatori hanno inoltre trovato meno corpi di queste dimensioni molto ridotte di quanto si aspettassero sulla base di alcuni modelli di formazione planetaria. Webb ha scoperto 27 nuovi TNO sorprendentemente deboli, uno dei quali è così poco luminoso da equivalere alla situazione in cui, stando sulla Terra, si osservi un piccolo sciame di lucciole sulla Luna. Il più piccolo osservato ha un diametro di circa 3 miglia (5 chilometri), circa cinque volte inferiore a quello che i telescopi terrestri più sensibili sono in grado di rilevare.
Questo progetto non sarebbe stato possibile senza la collaborazione di Hubble e Webb per rilevare e caratterizzare questi TNO. Grazie alla sensibilità di Hubble nella luce visibile e a quella di Webb nell’infrarosso, i telescopi spaziali forniscono più informazioni di quante ne possa fornire ciascuno dei due singolarmente.
Il telescopio spaziale Hubble è operativo da oltre tre decenni e continua a realizzare scoperte rivoluzionarie che plasmano la nostra comprensione fondamentale dell’Universo. Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra NASA ed ESA (Agenzia spaziale europea). Il NASA’s Goddard Space Flight Center di Greenbelt, nel Maryland, gestisce il telescopio e le operazioni della missione. Lockheed Martin Space, con sede a Denver, supporta anch’essa le operazioni della missione presso Goddard. Lo Space Telescope Science Institute di Baltimora, gestito dall’Association of Universities for Research in Astronomy, conduce per la NASA le operazioni scientifiche di Hubble.
Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio spaziale al mondo per la scienza dello spazio. Webb sta risolvendo i misteri del nostro Sistema solare, osservando oltre, verso mondi lontani in orbita attorno ad altre stelle, e studiando le strutture misteriose e le origini del nostro Universo, nonché il nostro posto al suo interno. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA insieme ai suoi partner ESA (Agenzia spaziale europea) e CSA (Agenzia spaziale canadese).
Per saperne di più sui telescopi spaziali della NASA, visita:
https://science.nasa.gov/universe
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Avviso: lo studio si basa su un campione relativamente piccolo (27 oggetti); i risultati potrebbero non essere pienamente rappresentativi e richiedono conferma con osservazioni su campioni maggiori.
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Fonte originale: science.nasa.gov
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