Plutone

I Pianeti Nani

Allacciate le cinture: stiamo per partire... Meno 3... 2... 1... Via! In questo articolo faremo un viaggio verso i pianeti nani del nostro sistema solare. Visiteremo tutti quelli più importanti, ne studieremo le caratteristiche e racconteremo delle curiosità. Pronti? Sì? Allora... si parte!


Durante il viaggio, ripassa quel che già sai sul sistema solare, leggendo i nostri precedenti articoli su di esso. Per farlo clicca sui link sottostanti, e leggi i nostri articoli.

1) Pianeti rocciosi

2) Marte

3) Urano

4) Nettuno

5) Nube di Oort



I PIANETI NANI: cosa sono?

Un pianeta nano è un corpo celeste di tipo planetario orbitante attorno a una stella e caratterizzato da una massa sufficiente a conferirgli una forma quasi sferica, ma che non è stato in grado di "ripulire" la propria fascia orbitale da altri oggetti di dimensioni confrontabili: per quest'ultima caratteristica non rientra nella denominazione di pianeta. Nonostante il nome, un pianeta nano non è necessariamente più piccolo di un pianeta. In teoria non vi è limite alle dimensioni dei pianeti nani. Si osservi inoltre che la classe dei pianeti è distinta da quella dei pianeti nani, e non comprende quest'ultima. Il termine pianeta nano è stato introdotto ufficialmente nella nomenclatura astronomica il 24 agosto 2006 da un'assemblea dell'Unione Astronomica Internazionale, fra molte discussioni e polemiche. Tra le altre cose, si è fatto notare che il termine è fuorviante e che i criteri non sono oggettivi (nessun corpo può ripulire completamente la propria fascia orbitale, né esiste una soglia obiettiva su quando un corpo è sferoidale o no). Tuttavia, la necessità di creare questa classe di oggetti per distinguerla dai pianeti tradizionali esisteva, ed è probabile che il nome resti. L'11 giugno 2008 il Comitato esecutivo dell'Unione Astronomica Internazionale riunitosi a Oslo ha assegnato il nome plutoidi alla classe dei pianeti nani transnettuniani, stabilendo al contempo un requisito preliminare per valutare il raggiungimento dell'equilibrio idrostatico, con l'intenzione di favorire l'assegnazione dei nomi dei candidati plutoidi. L'UAI ha stabilito che un corpo celeste transnettuniano che possiede una magnitudine assoluta inferiore a H = +1 può essere ragionevolmente classificato tra i plutoidi e quindi tra i pianeti nani. L'UAI riconosce cinque pianeti nani: Cerere, Plutone, Haumea, Makemake ed Eris. Prima delle scoperte dell'inizio del XXI secolo, gli studiosi non avevano avuto una forte necessità di una definizione formale del termine pianeta.

Dopo la scoperta di Plutone, nel 1930, gli astronomi avevano stabilito che il Sistema solare contenesse nove pianeti e migliaia di altri corpi dalle dimensioni significativamente minori, asteroidi e comete. Per quasi 50 anni, Plutone è stato ritenuto più grande di Mercurio, ma la scoperta nel 1978 della sua luna Caronte permise di misurarne la massa con precisione, ottenendo per essa un valore molto più piccolo delle stime iniziali: il valore misurato corrispondeva a circa un ventesimo della massa di Mercurio, rendendo Plutone di gran lunga il pianeta più piccolo. Sebbene fosse ancora dieci volte più massiccio di Cerere, l'oggetto più grande presente nella fascia principale degli asteroidi, anche dal confronto con la Luna Plutone appariva ridimensionato, raggiungendone appena un quinto della massa. Inoltre, possedendo alcune caratteristiche inusuali quali un'elevata eccentricità orbitale e un'elevata inclinazione orbitale, divenne evidente che si trattava di un corpo differente da ogni altro pianeta. Negli anni novanta, gli astronomi cominciarono a trovare altri oggetti nella stessa regione di spazio in cui orbita Plutone (oggi conosciuta come Fascia di Kuiper), e alcuni altri anche a distanze maggiori. Alcuni di essi condividevano le caratteristiche chiave dell'orbita di Plutone, cosicché il corpo celeste cominciò a essere visto come il più grande di una nuova classe di oggetti, i plutini. Ciò portò alcuni astronomi a smettere di riferirsi a Plutone come a un pianeta e diversi termini, come pianeta minore, sub-pianeta e planetoide cominciarono a essere usati per gli oggetti oggi indicati come pianeti nani. Quando nel 2005 furono scoperti altri tre oggetti (Quaoar, Sedna ed Eris) di dimensioni comparabili a quelle di Plutone, fu chiaro che si doveva o classificare anche loro come pianeti, oppure Plutone avrebbe dovuto essere riclassificato. Gli astronomi erano inoltre convinti che si potesse riuscire a scoprire altri oggetti delle dimensioni di Plutone e, quindi, il numero di pianeti con caratteristiche simili a Plutone sarebbe cresciuto rapidamente. Nel 2006, furono determinate le dimensioni di Eris (conosciuto allora come 2003 UB313) e lo si scoprì essere leggermente più grande di Plutone. Ufficiosamente, alcuni studiosi e giornalisti cominciarono a riferirsi all'oggetto come al Decimo pianeta. Conseguentemente, la questione fu oggetto di un intenso dibattito durante la XXVI Assemblea Generale dell'Unione Astronomica Internazionale dell'agosto del 2006. I 12 corpi indicati come potenziali pianeti secondo la prima bozza di proposta dell'UAI. Da notare che i primi due, Haumea e Makemake, sono stati in seguito identificati come pianeti nani.

La prima bozza di proposta, avanzata dal gruppo di lavoro appositamente istituito dalla UAI, fu di considerare qualunque corpo con una forza di gravità tale da fargli raggiungere la forma di equilibrio idrostatico (ovvero quasi sferica) come pianeta. Tale definizione avrebbe immediatamente incluso Eris e Cerere nella lista dei pianeti, più Caronte, considerando il suo sistema come un sistema doppio. Inoltre fu individuata una lista di 12 potenziali oggetti candidabili come pianeti, qualora si fosse dimostrata una forma modellata dall'equilibrio idrostatico.

La risoluzione finale dell'Unione Astronomica Internazionale conservò la distinzione in tre categorie per i corpi celesti in orbita intorno al Sole. Fernández aveva suggerito di chiamare gli oggetti della classe intermedia planetoidi, ma la sessione plenaria della III Divisione della UAI votò unanimemente per pianeti nani. Nella risoluzione si legge (la traduzione si trova sotto il testo originario):

(EN)

«[...] The IAU therefore resolves that planets and other bodies in our Solar System, except satellites, be defined into three distinct categories in the following way:

  1. A "planet"1 is a celestial body that:
    • is in orbit around the Sun,
    • has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape, and
    • has cleared the neighbourhood around its orbit.
  2. A "dwarf planet" is a celestial body that:
    • is in orbit around the Sun,
    • has sufficient mass for its self-gravity to overcome rigid body forces so that it assumes a hydrostatic equilibrium (nearly round) shape2,
    • has not cleared the neighbourhood around its orbit, and
    • is not a satellite.
  3. All other objects3 except satellites orbiting the Sun shall be referred to collectively as "Small Solar System Bodies".

Footnotes:

1 The eight planets are: Mercury, Venus, Earth, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, and Neptune.

2 An IAU process will be established to assign borderline objects into either "dwarf planet" and other categories.3 These currently include most of the Solar System asteroids, most Trans-Neptunian Objects (TNOs), comets, and other small bodies.» 

Traduzione:

«[...] La IAU quindi decide che i pianeti e gli altri oggetti nel nostro sistema solare, eccetto i satelliti, siano classificati in tre categorie distinte nel modo seguente:

  1. un "pianeta" è un corpo celeste che:
    • è in orbita intorno al Sole;
    • ha una massa sufficiente affinché la sua gravità possa vincere le forze di corpo rigido, cosicché assume una forma di equilibrio idrostatico (quasi sferica);
    • ha ripulito le vicinanze intorno alla sua orbita;
  2. un "pianeta nano" è un corpo celeste che:
    • è in orbita intorno al Sole;
    • ha una massa sufficiente affinché la sua gravità possa vincere le forze di corpo rigido, cosicché assume una forma di equilibrio idrostatico (quasi sferica);
    • non ha ripulito le vicinanze intorno alla sua orbita;
    • non è un satellite.
  3. tutti gli altri oggetti, eccetto i satelliti, che orbitano intorno al Sole devono essere considerati in maniera collettiva come "piccoli corpi del sistema solare".
Note: 1 Gli otto pianeti sono: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno.2 Sarà attivata una procedura in seno all'IAU per assegnare ai casi limite lo status di pianeti nani o altro status.3 Questi principalmente includono la maggior parte degli asteroidi del Sistema solare, molti oggetti transnettuniani (TNO), le comete e altri corpi minori.»
(Risoluzione B5 - Assemblea generale IAU 2006, Praga.)

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Ora che sappiamo cos'è un pianeta nano, possiamo cominciare il nostro viaggio. Allontaniamoci dalla Terra, superiamo la Luna e Marte. Stiamo per raggiungere il gigantesco Giove quando notiamo, nella fascia degli asteroidi un pianeta nano. Si tratta di...


Cerere

Cerere

Cerere (dal latino Cerēs, Cerere, in origine chiamato Cerere Ferdinandea, catalogato come 1 Ceres secondo la designazione asteroidale) è l'asteroide più massiccio della fascia principale del sistema solare; la sua scoperta, avvenuta il 1º gennaio 1801 a opera di Giuseppe Piazzi dall'osservatorio astronomico di Palermo, è stata la prima per un asteroide e per mezzo secolo Cerere è stato considerato l'ottavo pianeta. Dal 2006 Cerere è l'unico asteroide del sistema solare interno considerato un pianeta nano, alla stregua di Plutone, Makemake, Haumea ed Eris, che però appartengono tutti al sistema solare esterno. Il suo diametro varia dai 900 ai 1000 km e la sua massa è pari al 32% di quella dell'intera fascia principale. La fascia di Edgeworth-Kuiper contiene oggetti molto più grandi di Cerere; oltre ai pianeti nani già citati, si ricordano Quaoar, Orco e Sedna. 

Le osservazioni astronomiche hanno rivelato che ha forma sferica. La sua superficie è probabilmente composta da un miscuglio di ghiaccio d'acqua e vari minerali, come carbonati e argille idrate. Cerere ha subito un processo di differenziazione, che ha condotto alla formazione di un nucleo roccioso e di un mantello di materiali ghiacciati, e potrebbe ospitare un oceano di acqua liquida sotto la superficie. Dalla Terra appare come un oggetto stellare la cui magnitudine varia tra 6,7 e 9,3. La sua luminosità è troppo debole perché possa essere visto a occhio nudo. Il 27 settembre 2007 la NASA ha lanciato la missione Dawn che ha visitato Vesta nel biennio 2011-2012; la sonda Dawn è entrata in orbita attorno a Cerere il 6 marzo 2015. Quando Cerere è all'opposizione in prossimità del proprio perielio, può raggiungere una magnitudine apparente pari a +6,7. Un corpo celeste con una tale luminosità apparente è troppo debole per essere visto a occhio nudo, ma in condizioni di visibilità particolari lo si può individuare senza ricorrere a binocoli o telescopi. Cerere ha raggiunto la sua massima luminosità (pari a 6,73) il 18 dicembre 2012. Gli unici altri asteroidi della fascia principale che raggiungono una tale magnitudine sono Vesta e, durante rare opposizioni in prossimità del perielio, Pallade e Iris. Durante una congiunzione, Cerere raggiunge una magnitudine pari a +9,3, prossima al limite di visibilità di un binocolo 10×50. Può quindi essere individuata con un binocolo ogni volta che sia sopra l'orizzonte e durante una notte buia. Cerere fu individuato il 1º gennaio 1801 dall'astronomo italiano Giuseppe Piazzi. Piazzi lo battezzò Ceres Ferdinandea in onore della dea romana Cerere (protettrice del grano e della Sicilia) e di Ferdinando III di Sicilia. L'aggettivazione Ferdinandea è poi caduto in disuso, presso la comunità internazionale. Per qualche tempo Cerere fu anche chiamato Hera, in Germania. Il corpo celeste fu scoperto quando, dall'Osservatorio Reale di Palermo, Piazzi stava cercando la stella catalogata da Nicolas-Louis de Lacaille come Lacaille 87, poiché la sua posizione non corrispondeva a quella riportata nel catalogo zodiacale di Johann Tobias Mayer (alla fine si scoprì che Francis Wollaston, nella riedizione del catalogo Mayer, aveva commesso un errore). Sicché, il 1º gennaio 1801 Piazzi scoprì un oggetto brillante nella costellazione del Toro. La prima osservazione lo portò a ipotizzare che si trattasse di una stella fissa, non riportata dal catalogo. Nei giorni seguenti, tuttavia, notò che non si trovava più nella posizione iniziale, e sospettò che si trattasse di una stella diversa, ma le successive osservazioni lo convinsero che l'astro era dotato di moto proprio: si era mosso prima verso l'Ariete e successivamente aveva percorso un tratto in moto retrogrado, che lo aveva condotto in prossimità delle stelle 13 e 14 Tauri.

«Risultati delle osservazioni della nuova stella scoperta il dì primo gennaio all'Osservatorio Reale di Palermo - Palermo 1801. Già da nove anni travagliando io a verificare le posizioni delle stelle che si trovano raccolte ne' vari Cataloghi degli astronomi, la sera del primo gennaio dell'anno corrente, tra molte altre cercai la 87.a del Catalogo delle stelle zodiacali dell'Abate La Caille. Vidi pertanto che era essa preceduta da un'altra, che secondo il costume, volli osservare ancora, tanto maggiormente, che non impediva l'osservazione principale. La sua luce era un poco debole, e del colore di Giove, ma simile a molte altre, che generalmente vengono collocate nell'ottava classe rispetto alla loro grandezza. Non mi nacque quindi alcun dubbio sulla di lei natura. La sera del due replicai le mie osservazioni, e avendo ritrovato, che non corrispondeva né il tempo, né la distanza dallo zenit, dubitai sulle prime di qualche errore nell'osservazione precedente: concepii in seguito un leggiero sospetto, che forse esser potesse un nuovo astro. La sera del tre il mio sospetto divenne certezza, essendomi assicurato che essa non era Stella fissa. Nientedimeno, avanti di parlarne aspettai la sera del 4, in cui ebbi la soddisfazione di vedere, che si era mossa colla stessa legge che tenuto aveva nei giorni precedenti...»

Dal diario di Giuseppe Piazzi

Immagine di Cerere ripresa nel 2001 dal Telescopio spaziale Hubble nell'ultravioletto

Piazzi non poté seguire il moto di Cerere abbastanza a lungo (compì solo ventiquattro osservazioni) prima che, l'11 febbraio, l'astro entrasse in congiunzione, e diventasse quindi invisibile da Terra; non fu possibile determinarne l'orbita, e Cerere andò perduto. Nonostante i buoni presupposti per la scoperta di un nuovo pianeta, Piazzi decise di essere prudente e in alcune lettere ad altri astronomi annunciò semplicemente di aver individuato una cometa. In una lettera all'astronomo Barnaba Oriani di Milano, amico e conterraneo, Piazzi rivelò i suoi sospetti: «Avevo annunciato questa stella come una cometa, ma poiché non è accompagnata da alcuna nebulosità, e inoltre il suo movimento è così lento e piuttosto uniforme, mi è venuto in mente più volte che potesse essere qualcosa di meglio di una cometa.»

In aprile, Piazzi inviò le sue osservazioni complete a Oriani, Johann Elert Bode e Jérôme Lalande a Parigi. Successivamente furono riassunte nell'edizione del settembre 1801 del Monatliche Correspondenz. Carl Friedrich Gauss, a ventiquattro anni, riuscì a fornire agli astronomi i mezzi per recuperare l'asteroide, sviluppando un nuovo metodo di determinazione dell'orbita di un corpo celeste con tre sole osservazioni. Il metodo era basato sull'utilizzo dei minimi quadrati, una metodologia che Gauss sviluppò appositamente per l'astronomia, ma che per la sua efficacia si diffuse in molti altri ambiti. In poche settimane Gauss predisse la traiettoria di Cerere in base ai dati raccolti da Piazzi e comunicò i suoi risultati a Franz Xaver von Zach, editore del Monatliche Correspondenz. Il 31 dicembre 1801, Franz Xaver von Zach e Heinrich Wilhelm Olbers confermarono con certezza la riscoperta di Cerere.

Johann Elert Bode

Johann Elert Bode pensò che Cerere fosse il "pianeta mancante" previsto da Johann Daniel Titius, orbitante fra Marte e Giove a una distanza, secondo la legge di Titius-Bode, di 419 milioni di chilometri (2,8 AU) dal Sole. A Cerere fu assegnato un simbolo astronomico (una falce di cui esistono diverse varianti - ), e rimase elencato come pianeta in tavole e libri astronomici per circa mezzo secolo, finché non furono scoperti ulteriori pianetini. Cerere risultò essere deludentemente piccolo: il suo disco non era distinguibile con gli strumenti dell'epoca, così William Herschel per descriverlo nel 1802 coniò il termine "asteroide" ("simile a stella"). 

In basso: città natale di Giuseppe Piazzi

In basso: città natale di Johann Elert Bode


Dopo aver visitato Cerere, continuiamo il nostro viaggio. Superata la fascia degli asteroidi, passiamo oltre Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Entriamo nella fascia di Kuiper e ammiriamo una star del sistema solare...


Plutone

Plutone

Plutone è un pianeta nano orbitante nella parte esterna del sistema solare, nella fascia di Kuiper. Scoperto da Clyde Tombaugh nel 1930, è stato considerato per 76 anni il nono pianeta del sistema solare. Il suo status di pianeta venne messo in discussione dal 1992, in seguito all'individuazione di diversi oggetti di dimensioni simili nella fascia di Kuiper; la scoperta di Eris nel 2005, un pianeta nano del disco diffuso che è il 27% più massiccio di Plutone, ha portato infine l'Unione Astronomica Internazionale a riconsiderare, dopo un acceso dibattito, la definizione di pianeta, e a riclassificare così Plutone come pianeta nano l'anno successivo.  

Un'immagine computerizzata di Plutone, creata da osservazioni del telescopio spaziale Hubble tra il 2002 e il 2003.

Plutone è il sedicesimo corpo celeste sia per grandezza e per massa del sistema solare, ed è il più grande dei pianeti nani e degli oggetti transnettuniani conosciuti, superato in ambedue le categorie come massa da Eris. Presenta massa e dimensioni inferiori a quelle dei maggiori satelliti naturali del sistema solare: i satelliti medicei di Giove, Titano, Tritone e la Luna. Confrontato con quest'ultima, la sua massa è pari solo ad un sesto e il suo volume ad un terzo. Come gli altri oggetti della fascia di Kuiper, Plutone è principalmente costituito da ghiaccio e roccia. La sua orbita è piuttosto eccentrica e inclinata rispetto al piano dell'eclittica, mentre la sua distanza dal Sole varia da 30 a 49 UA. Periodicamente Plutone, durante il suo perielio, viene a trovarsi più vicino al Sole di Nettuno, tuttavia essendo in risonanza orbitale 2:3 con esso, non gli si avvicina mai a meno di 17 UA. Plutone ha cinque lune conosciute: Caronte (la più grande, con un diametro che è poco più della metà del suo), Stige, Notte, Cerbero e Idra. Plutone e Caronte vengono considerati un sistema binario o un pianeta doppio, poiché il baricentro del sistema giace al di fuori di entrambi. Il 14 luglio 2015, la sonda New Horizons è diventata la prima navicella spaziale a sorvolare Plutone, effettuando misure e osservazioni dettagliate del pianeta nano e delle sue lune. Nel settembre 2016, gli astronomi hanno annunciato che la calotta bruno-rossastra che ricopre il polo nord di Caronte è composta da toline, macromolecole organiche che possono essere ingredienti per la vita, e che, rilasciate dall'atmosfera di Plutone, precipitano su Caronte a 19 000 km di distanza. Si sospettava da tempo l'esistenza di un pianeta esterno rispetto a quelli già noti, a causa del fatto che Urano e Nettuno sembravano muoversi in modo diverso dal previsto, come se fossero perturbati dall'attrazione gravitazionale di un altro oggetto. Alle stesse conclusioni arrivarono William Henry Pickering e Percival Lowell all'inizio del Novecento. Perfino lo scrittore Howard P. Lovecraft aveva ipotizzato, sulla base di calcoli astronomici, l'esistenza di un altro pianeta oltre Nettuno. La tecnica delle perturbazioni aveva già riportato un grande successo nel 1846, quando Nettuno era stato scoperto allo stesso modo, come trattato nell'articolo circa esso che abbiamo pubblicato e che potete leggere cliccando qui

Clyde Tombaugh

Clyde Tombaugh iniziò ad interessarsi di astronomia sin da giovane, negli anni venti, costruendosi telescopi amatoriali per osservare oggetti del sistema solare. Nel 1928 inviò alcuni disegni di osservazioni compiute su Marte e Giove a Vesto Slipher, allora direttore dell'Osservatorio Lowell di Flagstaff, in Arizona. Questi lo assunse all'osservatorio, incaricandolo della ricerca del Pianeta X, previsto da Lowell e Pickering. Seguendo le previsioni teoriche e dedicandosi a lunghe ricerche, il 18 febbraio 1930, per mezzo del confronto di lastre fotografiche impressionate pochi giorni prima, il 23 e il 29 gennaio, Tombaugh scoprì l'oggetto cercato, che già dai primi calcoli pareva orbitare al di là dell'orbita di Nettuno. Dopo che l'osservatorio ebbe ottenuto fotografie di conferma, la notizia della scoperta fu telegrafata all'Harvard College Observatory il 13 marzo 1930, in quanto l'osservatorio volle far coincidere la data con quella della scoperta di Urano da parte di Herschel e con la data di nascita di Percival Lowell, avvenuta nel 1855. Il pianeta fu in seguito ritrovato in fotografie risalenti al 19 marzo 1915. La più antica immagine sicura attualmente conosciuta di Plutone risale al 23 gennaio 1914 ed è stata ripresa dall'Osservatorio di Heidelberg, immagini risalenti al 21 agosto 1909 e 11 novembre 1909 riprese dall'Osservatorio Yerkes necessitano ancora di una conferma definitiva.

Prima immagine a colori di Plutone e Caronte

La posizione di Plutone fu rilevata quasi esattamente in quella prevista dai calcoli teorici, per cui inizialmente si credette di aver trovato il corpo perturbatore, il Pianeta X. Tuttavia col passare degli anni le misurazioni rivelarono che Plutone era di gran lunga troppo piccolo per spiegare le perturbazioni osservate, e si pensò quindi che non si potesse trattare dell'ultimo pianeta del sistema solare. Ripartì quindi la caccia al decimo pianeta. La questione fu risolta solo nel 1989, quando l'analisi dei dati della sonda Voyager 2 rivelò che le misure delle masse di Urano e Nettuno comunemente accettate in precedenza erano lievemente sbagliate. Le orbite calcolate con le nuove masse non mostravano alcuna anomalia, il che escludeva categoricamente la presenza di qualunque pianeta più esterno di Nettuno con una massa elevata.

Sotto: città natale di Tombaugh

La denominazione

Plutone (divinità)

Dopo la scoperta, il nuovo corpo celeste venne rinominato Plutone, divinità romana dell'oltretomba. Il nome venne suggerito da una bambina di 11 anni, Venetia Burney, figlia di un professore di Oxford. Le prime lettere del nome, PL, anche iniziali dell'astronomo Percival Lowell che per primo ne ipotizzò l'esistenza, costituiscono il suo simbolo astronomico (, carattere unicode 2647). Il 24 agosto 2006 venne riclassificato come pianeta nano e ribattezzato formalmente 134340 Pluto dall'UAI. Dal 7 al 13 settembre 2006, quando 136199 Eris ricevette la denominazione ufficiale, è stato l'asteroide denominato con il più alto numero ordinale. Prima della sua numerazione, il primato era di 129342 Ependes.

Missioni spaziali

L'esplorazione di Plutone da parte di sonde spaziali è rimasta una sfida particolarmente ardua a causa della grande distanza dalla Terra e dal Sole. La Voyager 1 avrebbe potuto esplorare Plutone da distanza ravvicinata se avesse sfruttato un gravity-assist di Saturno per raggiungerlo. Tuttavia, ciò avrebbe precluso la possibilità di osservare Titano da distanza ravvicinata, poiché le due traiettorie erano incompatibili. Poiché l'esplorazione di Titano era stata indicata tra gli obiettivi primari del Programma Voyager, la possibilità di raggiungere Plutone fu presto sacrificata. Nessun altro serio tentativo fu fatto per raggiungere Plutone fino all'ultimo decennio del XX secolo. Nel 1992 il Jet Propulsion Laboratory della NASA iniziò a sviluppare la missione Pluto Kuiper Express. Nonostante l'interesse per la missione, l'ente spaziale statunitense tuttavia l'annullò nel 2000 per motivi di bilancio e optò per una soluzione più economica che sarebbe divenuta la missione New Horizons.

New Horizons

La New Horizons

Nel novembre 2001 il progetto New Horizons venne selezionato per essere il primo del nuovo programma New Frontiers. Inizialmente l'amministratore NASA sotto la presidenza Bush, Sean O'Keefe, cancellò la missione, tuttavia la pressione della comunità scientifica, capeggiata dal responsabile del progetto, Alan Stern e dalla Planetary Society fece si che, nel 2003, venne finalmente approvato il budget di 700 milioni di dollari necessari per finanziare la missione. La New Horizons è stata lanciata dalla base NASA di Cape Canaveral il 19 gennaio 2006, e dopo oltre nove anni di viaggio è divenuta la prima sonda spaziale ad effettuare un sorvolo ravvicinato di Plutone, avvenuto il 14 luglio 2015 ad una distanza minima di 12472 km dalla superficie del pianeta nano. La sonda trasportava, oltre alla strumentazione scientifica, anche un francobollo statunitense del 1991 con la dicitura "Pluto - Not yet explored" e le ceneri dell'astronomo che scoprì il pianeta nel 1930, Clyde Tombaugh. Si è trattato di un sorvolo ravvicinato, perché la sonda non aveva abbastanza carburante a bordo per rallentare e immettersi in orbita attorno all'oggetto; i piani di volo prevedevano un avvicinamento massimo a circa 12500 km di distanza dalla superficie plutoniana a una velocità relativa di circa 14 km/s, con la possibilità di sorvolare il pianeta ancora più da vicino grazie a correzioni di rotta successive. La sonda, messa in stato di ibernazione per un lungo periodo per preservare gli strumenti per l'incontro ravvicinato, si è attivata alcuni mesi prima dell'arrivo, laddove le fotografie di Plutone erano già migliori di quelle ottenibili dalla Terra o dal telescopio spaziale Hubble.Data l'enorme distanza dalla Terra e la bassa potenza disponibile, l'invio dei dati è avvenuto a velocità molto bassa, tra 0,6 e 1,2 kilobit al secondo, e sono stati necessari diversi mesi per riceverli tutti. Il 13 luglio la sonda è entrata in silenzio radio; il 14 luglio è avvenuto il sorvolo ravvicinato di Plutone e il 15 luglio sono riprese le comunicazioni. L'inizio della trasmissione dei dati ricavati di maggior importanza è iniziata a settembre 2015 per la durata di un paio di mesi, mentre la ricezione dei dati completi è iniziata a novembre 2015 ed è durata un anno circa, fino a ottobre del 2016.

Missioni future

Lancio della New Horizons

Dopo il flyby della New Horizons, alcuni scienziati hanno iniziato a sostenere la necessità di una nuova missione su Plutone, con un modulo che entri in orbita attorno a Plutone stesso. Tra gli obiettivi scientifici della missione ci sarebbe la mappatura della superficie con una risoluzione di 9 metri per pixel, osservazioni dei satelliti minori di Plutone, la mappatura topografica delle regioni di Plutone che non sono state osservate e la rilevazione delle variazioni superficiali e atmosferiche di Plutone durante la rotazione sul proprio asse. Alan Stern, che ha ricoperto il ruolo di Principal investigator per New Horizons, ha suggerito un orbiter in stile Cassini che potrebbe essere lanciato intorno al 2030, in occasione del 100º anniversario della scoperta del pianeta nano. La sonda, una volta arrivata su Plutone, si servirebbe della gravità di Caronte per regolare la propria orbita per il raggiungimento degli obiettivi, e una volta terminati tutti i rilevamenti del sistema plutoniano, per dirigersi versi altri oggetti della fascia di Kuiper. Per diminuire i tempi del viaggio verso Plutone il NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC), in collaborazione con il Princeton Plasma Physics Laboratory, sta studiando un particolare tipo di razzo a fusione nucleare a bassa radioattività per un orbiter e un lander per una futura missione su Plutone.

Struttura interna

Struttura interna teorica di Plutone (2006) 1. Atmosfera ghiacciata 2 Acqua ghiacciata 3. Roccia

Osservazioni tramite il telescopio spaziale Hubble avevano stimato la densità di Plutone compresa tra 1,8 e 2,1 g/cm³, mentre coi dati della New Horizons si è ottenuta una più precisa stima di 1,860±0,013 g/cm³. La struttura interna di Plutone è probabilmente differenziata, con il materiale roccioso depositato in un nucleo denso circondato da un mantello di ghiaccio. Il diametro del nucleo è ipotizzato essere di circa 1700 km, ossia il 70% del diametro di Plutone. La densità media di Plutone, pari a due volte quella dell'acqua, suggerisce che il suo interno sia costituito da un miscuglio di materiali rocciosi, di ghiaccio d'acqua e di metano (la presenza di quest'ultimo è stata dedotta dalle osservazioni sulla riflettività del suolo del pianeta a diverse lunghezze d'onda). L'Istituto di ricerca planetaria del DLR ha calcolato che il rapporto densità/raggio di Plutone si colloca in una zona intermedia tra quelli dei satelliti di ghiaccio (come le lune di media grandezza di Urano e di Saturno) e satelliti rocciosi come Europa. Alcuni studiosi dell'Università della California sostengono che sotto lo strato ghiacciato Plutone potrebbe ospitare un oceano liquido dello spessore di 100-180 km. Infatti, se il nucleo roccioso contiene almeno 75 parti per miliardo di potassio radioattivo, il calore prodotto sarebbe sufficiente a mantenere dell'acqua liquida sotto la superficie. La presenza di questo oceano è però strettamente legata alle caratteristiche e alla dimensione dello strato di ghiaccio più esterno, elementi che non possono essere misurati direttamente dalla Terra.

Formazione

Sono state diverse le teorie avanzate per spiegare le piccole dimensioni di Plutone, simile a quella dei satelliti del gigante Nettuno, in particolare di Tritone. Il matematico britannico Raymond Arthur Lyttleton nel 1936 avanzò l'ipotesi che Plutone e Tritone ruotassero un tempo attorno a Nettuno, fintanto che una perturbazione gravitazionale avesse espulso Plutone dal sistema e spostato Tritone su di un'orbita retrograda attorno al pianeta. La teoria fu ripresa anche da Gerard Kuiper, che sosteneva che Tritone e Plutone avevano in comune alcune caratteristiche atmosferiche e geologiche. La teoria fu abbandonata quando studi dinamici dimostrarono che Plutone e Nettuno non si avvicinavano mai tra loro, perché le rispettive orbite sono in risonanza orbitale 3:2. Inoltre, nel 1992 vennero scoperti diversi corpi ghiacciati simili a Plutone, al di là dell'orbita di Nettuno, e ci si rese conto che Plutone rappresentava solo il più grande di questi oggetti transnettuniani fino a quel momento sconosciuti.[61] Plutone, come un tempo Tritone, fa parte della fascia di Kuiper. Gli oggetti che compongono la fascia possono presentare varie risonanze con Nettuno; quelli che come lo stesso Plutone presentano un fenomeno di risonanza orbitale 2:3 con il gigante ghiacciato sono detti plutini. Tritone ha le stesse origini e caratteristiche di Plutone, tuttavia venne catturato da Nettuno, quando il pianeta gigante emigrò verso la fascia di Kuiper. Plutone potrebbe essere considerato uno dei tanti frammenti del disco protoplanetario durante la formazione del sistema solare; il suo accrescimento non fu sufficiente perché divenisse un vero e proprio pianeta. Come altri oggetti della fascia di Kuiper sarebbe stato allontanato dal Sole oltre l'orbita di Nettuno per l'influenza gravitazionale dei pianeti giganti. Mentre alcuni di questi corpi furono espulsi nel sistema solare esterno oppure formarono la nube di Oort, altri come Plutone risentirono meno degli effetti gravitazionali e formarono la fascia di Kuiper. Caronte potrebbe essersi invece formato a causa di una collisione di Plutone con uno dei tanti planetesimi di quella affollata proto-fascia di Kuiper, i cui resti possono essere identificati nelle lune minori Notte, Idra, Cerbero e Stige, membri quindi di una famiglia collisionale. La comunità scientifica è relativamente concorde che all'inizio del sistema solare Urano e Nettuno occupassero un'orbita molto più vicina al Sole; secondo il modello di Nizza, sviluppato nel 2004 da un gruppo di astronomi dell'osservatorio della Costa Azzurra, forse a causa di un risonanza orbitale di 1:2 che si creò tra Giove e Saturno, Urano e Nettuno vennero spinti su orbite più esterne. Quando Nettuno si avvicinò agli oggetti della protofascia di Kuiper, al tempo occupata da oggetti su orbite relativamente regolari e poco eccentriche, ne catturò uno (Tritone), bloccò Plutone e altri oggetti attraverso l'instaurazione di risonanze orbitali, modificandone le orbite, e gettò altri ancora in orbite caotiche, come gli oggetti del disco diffuso. L'instabilità della proto-fascia di Kuiper causata dalla migrazione di Nettuno, con la conseguente espulsione di oggetti da quella zona di spazio anche verso le zone interne del sistema solare, potrebbe spiegare l'intenso bombardamento tardivo avvenuto 600 milioni di anni dopo la formazione del sistema solare e l'origine dei troiani di Giove. È possibile che Plutone avesse un'orbita quasi circolare, intorno alle 33 UA dal Sole, prima che la migrazione di Nettuno la perturbasse. Il modello di Nizza richiede che ci fossero circa un migliaio di corpi delle dimensioni di Plutone, in origine, nel disco di planetesimi, tra cui Tritone ed Eris.


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Adesso che abbiamo visitato Plutone, allontaniamoci ancora di più dal Sole, verso l'ultima tappa del nostro viaggio: il pianeta nano di nome...


Eris

Eris (nome ufficiale 136199 Eris) è il secondo pianeta nano per diametro medio del sistema solare dopo Plutone, rispetto al quale ha però una massa del 27% superiore. Si tratta di un oggetto ghiacciato orbitante nel sistema solare esterno, fra gli oggetti cosiddetti transnettuniani, quindi un plutoide. Ha un'orbita molto eccentrica che lo porta da una distanza minima dal Sole di 5,6 miliardi di km ad una massima di 14,6 miliardi (quest'ultima circa il doppio della distanza massima di Plutone dal Sole). Eris appartiene al disco diffuso ed al momento della sua scoperta era stato ritenuto il più grande fra gli oggetti transnettuniani; come sottolineato infatti dagli astronomi dell'Osservatorio di Monte Palomar l'oggetto era sicuramente più grande di Plutone.Tuttavia successive misurazioni hanno stabilito il suo diametro in circa 2.326 chilometri, più piccolo di qualche decina rispetto a Plutone. Originariamente soprannominato il Decimo Pianeta dagli scopritori, dalla NASA e dai media, l'oggetto è stato classificato come un pianeta nano dall'UAI nella stessa occasione − l'assemblea generale del 24 agosto 2006 − in cui l'organismo ha promulgato definitivamente la definizione ufficiale di pianeta. La stessa UAI ha quindi ufficialmente battezzato l'oggetto, nel mese successivo, con il nome di Eris, personificazione della discordia secondo la mitologia greca. Eris era precedentemente noto mediante la designazione provvisoria 2003 UB313 o con il nome informale di Xena, in onore della principessa guerriera di una nota serie televisiva statunitense. Dal 13 settembre 2006 al 2 aprile 2007, quando 145562 Zurbriggen ricevette la denominazione ufficiale, è stato l'asteroide denominato con il più alto numero ordinale. Prima della sua denominazione, il primato era di 134340 Pluto. Eris possiede un satellite, Disnomia, del diametro di circa 250 km. l diametro dell'oggetto, misurato con l'occultazione di una stella, è stimato intorno ai 2326 km, con un'incertezza di ±12 km. L'albedo superficiale quindi è molto alta (0,97[11]± 0,01) e già le prime osservazioni indicavano che sulla superficie dell'oggetto è presente del metano ghiacciato. Entrambe queste proprietà lo rendono il più simile a Plutone di tutti i grandi plutoidi del sistema solare esterno finora scoperti. La densità media di Eris è valutata in 2,52 g/cm³.Eris presenta un periodo orbitale di 557 anni ed attualmente si trova quasi alla massima distanza possibile dal Sole (ovvero all'afelio) raggiunta nel 1977. Come nel caso di Plutone, la sua orbita è estremamente eccentrica, e lo porta a circa 35 UA di distanza dal Sole al perielio (la distanza di Plutone varia da 29 a 49,5 au, mentre l'orbita di Nettuno arriva appena a 30 au). Mentre i pianeti rocciosi del sistema solare interno e i giganti gassosi giacciono su orbite poste, approssimativamente, sul medesimo piano (l'eclittica), l'orbita di Eris presenta un'inclinazione pari a circa 44°. L'oggetto è abbastanza luminoso, e la sua magnitudine apparente media di 18,8 lo rende visibile da Terra con modesti telescopi, un telescopio con un obiettivo o uno specchio di almeno 20 cm e un CCD dovrebbe riuscire a fotografarlo in buone condizioni osservative. Probabilmente la forte inclinazione dell'orbita è la causa principale del notevole ritardo occorso nella scoperta, dato che molte delle ricerche di pianeti nani situati al di fuori dell'orbita di Nettuno si erano in precedenza concentrate sul piano dell'eclittica, dove si è accumulata la maggior parte della materia che compone il sistema solare. Eris è stato scoperto l'8 gennaio 2005 da un gruppo di astronomi composto da Michael Brown, Chad Trujillo e David Rabinowitz, grazie allo studio di fotografie scattate il 21 ottobre 2003. La scoperta è stata annunciata il 29 luglio 2005, lo stesso giorno in cui è stata resa nota l'individuazione di altri due grandi oggetti della fascia di Kuiper, Haumea e Makemake. Il gruppo di ricerca guidato da Brown da diversi anni sta esplorando sistematicamente il cielo alla ricerca di pianeti nani orbitanti nel sistema solare esterno, e aveva già contribuito in precedenza alla scoperta di diversi oggetti transnettuniani particolarmente massicci, fra cui Quaoar e Sedna. Le osservazioni di routine sono state effettuate dalla squadra il 31 ottobre 2003 per mezzo del telescopio riflettore Samuel Oschin di 48 pollici dell'osservatorio di Monte Palomar, ma l'oggetto planetario visibile nelle immagini è stato individuato solo nel mese di gennaio 2005, quando ulteriori riprese dello stesso campo hanno permesso di evidenziare il suo lento movimento rispetto allo sfondo di stelle. Successive osservazioni hanno consentito una determinazione preliminare dei parametri orbitali di Eris, rendendo possibile una stima della distanza e delle sue dimensioni. Il team aveva pianificato di posticipare l'annuncio della propria scoperta finché ulteriori osservazioni non avessero permesso una determinazione più precisa della dimensione e della massa dell'oggetto, ma è forse stato costretto a pubblicare la notizia per non perdere la priorità della scoperta, in seguito ad alcune indiscrezioni trapelate. Il 2 ottobre 2005 gli stessi osservatori che avevano scoperto Eris hanno reso nota l'individuazione di un suo satellite naturale, che si rivelerà molto utile per misurare con maggiore precisione la massa del pianeta nano. Due giorni dopo l'annuncio della scoperta, Brown, attraverso la propria pagina web, aveva pubblicato alcune significative riflessioni sulla scelta di un nome definitivo:

«Se l'oggetto venisse classificato come appartenente alla fascia di Kuiper, gli si dovrebbe assegnare un nome mitologico successivo alle figure principali. Noi abbiamo deciso di seguire questo schema. [...]

Tra tutti i nomi, quello più aderente sarebbe stato quello di Persefone. Nella mitologia greca, Persefone è la moglie (rapita con violenza) di Ade (Plutone, per i Romani), che trascorre sei mesi all'anno sottoterra. Il nuovo pianeta è in un'orbita che potrebbe essere descritta proprio in questi termini; metà del tempo lo passa vicino a Plutone, metà lontano da esso. Sfortunatamente, il nome Persefone è già stato utilizzato nel 1895 per nominare un asteroide. La stessa obiezione è valida per quasi tutti i nomi di divinità greche o romane di un certo rilievo. Fortunatamente, il mondo abbonda di tradizioni mitologiche e spirituali. In passato abbiamo assegnato a molti oggetti della cintura di Kuiper nomi di figure mitologiche appartenenti ai nativi americani, agli Inuit, e a dei romani minori.»

Sotto: città natale di Brown


Per completare il nostro incredibile viaggio diamo anche qualche altra informazione sugli altri pianeti nani del sistema solare...


Gli altri pianeti nani

Haumea

Haumea (già noto con la designazione provvisoria di (136108) 2003 EL61, ufficialmente 136108 Haumea) è un pianeta nano del sistema solare esterno, dotato di due satelliti. È qualificato come oggetto transnettuniano. La scoperta fu annunciata nel luglio 2005 indipendentemente da due diversi gruppi di lavoro. Il 20 luglio dal gruppo dell'Osservatorio di Monte Palomar sotto la guida di Michael Brown e il 27 luglio da quello dell'Osservatorio della Sierra Nevada sotto la guida di José Luis Ortiz Moreno. Ne nacque un contezioso che fu risolto dall'IAU a favore del gruppo spagnolo lasciando però, in deroga alle normali procedure, la scelta del nome al gruppo statunitense. Entrambi i gruppi nei loro annunci segnalarono prescoperte in immagini di anni precedenti: Monte Palomar in immagini del 2004 e Sierra Nevada in immagini del 2003. Il 17 settembre 2008, è stato classificato come pianeta nano dall'IAU e denominato Haumea in onore di una dea hawaiana della fertilità. Per dimensioni, l'oggetto è simile a Plutone. Una particolarità del corpo è che la sua rotazione è estremamente rapida, circa quattro ore, il che gli fa assumere una forma allungata. 'attribuzione della scoperta di Haumea fu una questione controversa e due gruppi di astronomi se ne attribuirono la paternità. Mike Brown e il suo gruppo del Caltech, che scoprirono Haumea il 28 dicembre 2004 su immagini risalenti al 6 maggio dello stesso anno, pubblicarono on-line il 20 luglio 2005 un estratto del loro articolo con l'intenzione di annunciare ufficialmente la scoperta alla conferenza del Minor Planet Center (MPC) prevista nel settembre successivo. 

Pochi giorni dopo José Luis Ortiz Moreno e il suo gruppo dell'Instituto de Astrofísica de Andalucía dell'Osservatorio della Sierra Nevada in Spagna, identificarono Haumea in immagini prese tra il 7 e il 10 maggio 2003. Ortiz inviò un'email urgente all'MPC nella notte del 27 luglio 2005 annunciando la scoperta. Brown, che aveva inizialmente riconosciuto agli spagnoli il diritto all'accredito, contestò il fatto quando scoprì che il loro estratto, contenente abbastanza informazioni da permettere al team di Ortiz di ritrovare Haumea nelle immagini del 2003, era stato consultato prima che Ortiz pianificasse ulteriori osservazioni telescopiche per ottenere nuove immagini utili per un secondo annuncio all'MPC del 29 luglio. Ortiz confermò di aver consultato il lavoro di Brown, ma solo per verificare di aver veramente scoperto un nuovo oggetto. I protocolli della IAU stabiliscono che la paternità della scoperta di un pianeta minore vada assegnata a chi invia per primo all'MPC un resoconto con dati sufficienti a determinare in modo accettabile la sua orbita, e che lo scopritore abbia la priorità nella scelta del nome. La decisione finale dell'IAU fu di attribuire la scoperta all'Osservatorio della Sierra Nevada dove lavorava il gruppo spagnolo, ma la scelta del nome, Haumea, avvenne in conformità a quanto proposto dal Caltech. Il gruppo di Ortiz aveva proposto di chiamarlo "Ataecina", dal nome dell'antica dea iberica della primavera.

Makemake

Makemake, ufficialmente designato (136472) Makemake, precedentemente noto con la designazione provvisoria di (136472) 2005 FY9) è il terzo pianeta nano per dimensioni del sistema solare ed è appartenente alla classe dei plutoidi. Il suo diametro è pari all'incirca a 3/4 di quello di Plutone. La sua orbita è per intero situata esternamente rispetto all'orbita di Nettuno, pertanto è corretto definirlo un oggetto transnettuniano, appartenente al gruppo dei cubewani. Ha un satellite conosciuto, S/2015 (136472) 1, la cui scoperta è stata resa nota nell'aprile del 2016. La temperatura estremamente bassa (circa 30 K) che si registra sulla sua superficie fa sì che essa sia ricoperta da ghiacci di metano, etano e probabilmente azoto. Il suo nome richiama la figura di Makemake, divinità della creazione secondo la mitologia pasquense. Makemake è stato scoperto il 31 marzo 2005 da un gruppo di ricerca dell'osservatorio di Monte Palomar, guidato da Michael Brown, che ha annunciato la scoperta il 29 luglio successivo, lo stesso giorno in cui è stata resa nota la scoperta di Eris e due giorni dopo la comunicazione di quella di Haumea. A dispetto della sua relativa luminosità (circa un quinto di quella di Plutone), Makemake non è stato scoperto se non dopo numerosi altri oggetti meno luminosi appartenenti alla fascia di Kuiper. La maggior parte delle campagne di ricerca degli asteroidi sono condotte in prossimità del piano dell'eclittica (la regione del cielo in cui transitano il Sole, la Luna e gli altri pianeti, se visti dalla Terra) a causa della maggiore probabilità di trovare oggetti lì piuttosto che altrove, ed è probabile che Makemake sia sfuggito alle prime ricerche a causa della sua elevata inclinazione orbitale che lo porta a visitare regioni del cielo lontane da tale piano. Infatti al momento della scoperta Makemake era alla sua massima distanza dall'eclittica, nella costellazione settentrionale della Chioma di Berenice. Oltre Plutone, Makemake è l'unico altro plutoide sufficientemente luminoso che avrebbe potuto essere scoperto da Clyde Tombaugh durante la sua ricerca, negli anni trenta del Novecento, del pianeta responsabile delle perturbazioni dell'orbita di Nettuno. All'epoca delle osservazioni di Tombaugh, Makemake era a pochi gradi dall'eclittica in prossimità del bordo tra le costellazioni del Toro e dell'Auriga come un oggetto della 16ª magnitudine. Tuttavia in tale posizione, assai prossima alla Via Lattea, sarebbe stato quasi impossibile individuarlo celato dal denso sfondo di stelle. Tombaugh proseguì le sue ricerche per alcuni anni dopo la scoperta di Plutone, ma non trovò né Makemake né altri oggetti transnettuniani.

Barra delle equazioni per i lettori più curiosi

Dato che Plutone è stato declassato perché non aveva abbastanza attrazioni gravitazionale da ripulire l'orbita, vi proponiamo la formula einstainiana (quella newtoniana era leggermente imprecisa, a causa dell'idea -errata- che la gravità sia un forza vera e propria e non un effetto della geometria del tessuto quadridimensionale dello spazio tempo. Quest'idea fu infatti confutata con la relatività generali, formulata secoli dopo il decesso di Newton).

F= G (mM/r*2) + f

dove

G è la costante gravitazionale

m la massa dell'oggetto attratto

M la massa dell'oggetto attraente

r la distanza

f la costante da inserire, applicando la relatività generale

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