Nel 1655, l'astronomo Christian Huygens divenne la prima persona ad osservare il bellissimo sistema di anelli che circonda Saturno. E mentre sono sicuramente i più spettacolari, da allora gli astronomi hanno scoperto che tutti i giganti gassosi e ghiacciati del Sistema Solare (cioè Giove, Saturno, Urano e Nettuno) hanno il proprio sistema di anelli.
Questi sistemi sono rimasti una fonte di fascino per gli astronomi, soprattutto perché le loro origini sono ancora un mistero. Ma grazie a un recente studio dei ricercatori del Tokyo Institute of Technology e dell'Università di Kobe, le origini di questi anelli potrebbero essere risolte. Secondo il loro studio, gli anelli sono pezzi di pianeti nani che sono stati strappati via di passaggio, che sono stati poi fatti a pezzi!
Questa ricerca potrebbe aiutare a risolvere molte delle domande scottanti sui sistemi di anelli attorno ai pianeti giganti del nostro sistema, nonché i dettagli sul passato dei sistemi solari. Per il bene del loro studio – intitolato “ Formazione di anelli attorno a pianeti giganti per interruzione delle maree di un singolo oggetto della fascia di Kuiper di grandi dimensioni che passa ” – il team di ricercatori giapponesi ha preso in considerazione una serie di fattori.
La fascia di Kuiper è stata nominata in onore dell'astronomo olandese-americano Gerard Kuiper, che ipotizzò un serbatoio di corpi ghiacciati oltre Nettuno. Attestazione: JHUAPL
Innanzitutto, hanno considerato la diversità dei vari sistemi di anelli nel nostro Sistema Solare. Ad esempio, gli anelli di Saturno sono enormi (circa 100.000 trilioni di kg!) e composti in modo schiacciante (90-95%) da ghiaccio d'acqua. Al contrario, gli anelli molto meno massicci di Urano e Nettuno sono composti da materiale più scuro e si ritiene che contengano percentuali più elevate di materiale roccioso.
Per far luce su questo, il team ha guardato al Bel modello – una teoria della formazione del Sistema Solare che afferma che il gigante gassoso migrò nella posizione attuale durante il Bombardamento pesante tardivo . Questo periodo ha avuto luogo tra i 4 ei 3,8 miliardi di anni fa ed è stato caratterizzato da un numero sproporzionatamente elevato di asteroidi provenienti dallo spazio transnettuniano che colpiscono i pianeti del Sistema Solare Interno.
Hanno quindi preso in considerazione altri modelli recenti di formazione del sistema solare che postulano che i pianeti giganti abbiano sperimentato incontri ravvicinati con oggetti delle dimensioni di Plutone durante questo periodo. Da ciò, hanno sviluppato la teoria secondo cui gli anelli potrebbero essere il risultato di alcuni di questi oggetti intrappolati e fatti a pezzi dalla gravità dei giganti gassosi. Per testare questa teoria, hanno eseguito una serie di simulazioni al computer per vedere cosa sarebbe successo in questi casi.
Come Ryuki Hyodo, ricercatore presso il Dipartimento di Planetologia, Università di Kobe e autore principale del documento, ha detto a Universe Today via e-mail:
“Abbiamo eseguito due simulazioni. Innanzitutto, utilizzando simulazioni SPH (Smoothed-particle hydrodynamics), abbiamo studiato l'interruzione delle maree di oggetti di dimensioni di Plutone durante gli incontri ravvicinati con pianeti giganti e calcolato la quantità di frammenti che vengono catturati attorno a pianeti giganti. Abbiamo trovato una massa/frammenti sufficienti per spiegare che gli anelli attuali vengono catturati. Quindi, abbiamo eseguito l'evoluzione a lungo termine della massa/frammenti catturati utilizzando simulazioni a N-corpi. Abbiamo scoperto che i frammenti catturati possono scontrarsi tra loro con distruzione e formare sottili anelli circolari equatoriali attorno a pianeti giganti».
Un'immagine composita di Urano in due bande infrarosse, che mostra il pianeta e il suo sistema di anelli. Credito: Osservatorio WM Keck (Marcos van Dam)
I risultati di queste simulazioni erano coerenti con la massa dei sistemi di anelli osservati intorno a Saturno e Urano. Ciò includeva i satelliti regolari interni di entrambi i pianeti, che sarebbero stati anche il prodotto degli incontri passati con i KBO. Ha anche spiegato le differenze nella composizione degli anelli, mostrando come i limiti di Roche del pianeta possono influenzare il tipo di materiale che può essere efficacemente catturato.
Questo studio è particolarmente significativo perché offre prove verificabili di uno dei misteri eterni del nostro Sistema Solare. E come sottolinea Hyodo, potrebbe tornare molto utile quando arriva il momento di esaminare anche i sistemi planetari extrasolari.
'La nostra teoria suggeriva che, in passato, avevamo due possibili epoche per formare anelli', ha detto. “Uno è durante la fase di accrescimento del pianeta e l'altro è durante il pesante bombardamento tardivo. Inoltre, il nostro modello è naturalmente applicabile ad altri sistemi planetari. Quindi, la nostra teoria prevede che anche gli esopianeti abbiano enormi anelli intorno a loro'.
Nel frattempo, alcuni potrebbero trovare problematica l'idea che i sistemi ad anello siano i cadaveri dei pianeti nani. Ma penso che possiamo essere tutti d'accordo, aSoylent Greenl'allusione potrebbe essere un po' esagerata!
Ulteriori letture: arXiv