Urano e la nuova teoria della sua inclinazione

Un’immagine nel vicino infrarosso di Urano che rivela il suo sistema di anelli molto deboli che ruotano in senso inverso. Gli anelli mettono ben in evidenza l’inclinazione di Urano. Credit: Lawrence Sromovsky, (Univ. Wisconsin-Madison), Keck Observatory.  Fonte immagine: http://www.europlanet-eu.org/outreach/images/stories/ep/news/epsc2011/morby_uranus_lp.jpg

Il settimo pianeta del Sistema Solare ha un asse di rotazione inclinato di 98° rispetto alla perpendicolare al suo piano orbitale. Un confronto con la Terra può aiutare: l’asse di rotazione terrestre è inclinato di 23,5° rispetto alla sua perpendicolare al piano. Nel caso di Giove la sua inclinazione è molto piccola, pari a 3°, Saturno e Nettuno invece hanno un valore più alto, intorno ai 29°.

Grazie a questo valore di inclinazione molto vicino ai 90° Nettuno è un pianeta il cui asse di rotazione giace praticamente sul suo piano orbitale. Questo implica che un polo del pianeta viene illuminato dal Sole per metà della sua orbita, mentre per la seconda metà è l’altro polo ad esserlo. Quando si ha la situazione di inversione di un polo con un altro, il Sole sorge e tramonta perpendicolarmente all’equatore del pianeta. Una situazione difficile da immaginare, ma senza dubbio curiosa e affascinante.

L’asse molto inclinato di Urano lo rende un pianeta sicuramente stravagante nel nostro Sistema Solare. Quella che finora era stata accettata come spiegazione più plausibile per questa forte inclinazione è che Urano avesse ricevuto un “colpo” in un unico grande impatto con un altro corpo. Ma, una nuova ricerca, presentata lo scorso 6 ottobre presso l’ EPSC-DPS Joint Meeting a Nantes (Francia), viene a riscrivere le nostre teorie e, inoltre, mette in luce alcuni aspetti sulla posizione e sulle orbite dei suoi satelliti.

Utilizzando delle simulazioni di formazione dei pianeti e di ipotetiche collisioni che si devono essere verificate durante la formazione del pianeta nella nube proto-planetaria, sembra che ben presto nella sua formazione Urano debba aver sperimentato una serie di piccoli urti anzichè un’unica grande collisione.

La teoria finora accettata era quella che affermava che, in un lontano passato, un corpo con una massa un paio di volte maggiore di quella della Terra doveva essersi scontrato con Urano, portando il suo asse di rotazione a ruotare praticamente sul suo piano orbitale. Vi è un difetto in questa teoria. Se osserviamo i satelliti del pianeta, un colpo di questo tipo avrebbe dovuto lasciarli tutti  in orbita ruotanti attorno ad un asse ortogonale al piano di riferimento, ma in realtà, anch’essi ruotano inclinati di 98° rispetto alla perpendicolare a tale piano.

Questo mistero è stato risolto da un team internazionale di ricercatori guidato da Alessandro Morbidelli dell’Observatoire de la Cote d’Azur, a Nizza, Francia e che ha presentato il suo lavoro lo scorso 6 ottobre 2011 presso l’EPSC-DPS Joint Meeting a Nantes.

Morbidelli ed il suo team hanno utilizzato delle simulazioni al computer per riprodurre vari scenari di impatto al fine di accertare la causa più probabile dell’inclinazione del pianeta. In particolare, hanno messo in luce il fatto che, se Urano fosse stato colpito quando era ancora circondato dal disco proto-planetario, che sarebbe divenuto successivamente il materiale di formazione dei suoi satelliti, allora il disco si sarebbe dovuto riformare in forma di ciambella attorno al nuovo piano equatoriale, che risultava ora fortememnte inclinato. Collisioni all’interno del disco avrebbero appiattito il disco in forma di ciambella che avrebbe poi formato i satelliti nella posizione in cui li osserviamo oggi.

Tuttavia, la simulazione ha mostrato un risultato inaspettato: nello scenario precedente, le lune mostravano un moto retrogrado, ossia ruotavano in senso opposto a quello che osserviamo oggi. Il team di Morbidelli ha modificato i parametri per spiegare questo fenomeno. La scoperta sorprendente è che se Urano non si fosse inclinato in un colpo solo, come comunemente si crede, ma in almeno due o più collisioni meno intense,  si avrebbe avuto una probabilità più alta che le orbite dei suoi satelliti presentassero una direzione e un senso uguale a quelle che noi osserviamo oggi, e non quella in senso retrogrado.

Questa ricerca è in contrasto con le attuali teorie di formazione dei pianeti, che devono ora essere riprese in mano e riconsiderate. Morbidelli afferma che “la teoria standard della formazione dei pianeti presuppone che Urano, Nettuno e i nuclei di Giove e di Saturno si siano formati per accrescimento di piccoli oggetti nel disco proto-planetario e che non devono aver subito grandi collisioni. Il fatto che Urano sia stato colpito almeno un paio di volte suggerisce che impatti molto importanti siano comuni nella formazione dei pianeti giganti. Di conseguenza, la teoria standard deve essere rivista“.

Il team di Morbidelli è formato da A. Crida (Observatoire de la Cote d’Azur, Nizza, Francia), K. Tsiganis (University of Thessaloniki, Grecia), K. Batygin (Caltech, Pasadena, California) e da R. Gomes (Observatorio National di Rio de Janeiro, Brasile).

EPSC-DPS Joint Meeting 2011 – La Cité Internationale des Congrès Nantes Métropole – 02 – 07 Ottobre 2011, Nantes, France : http://meetings.copernicus.org/epsc-dps2011/

Poster del Meeting in formato PDF: http://meetings.copernicus.org/epsc-dps2011/epsc_dps_2011_nantes_poster.pdf

Per maggiori informazioni: http://www.europlanet-eu.org/outreach/index.php?option=com_content&task=view&id=359&Itemid=41

Sabrina

~ di Sabrina su 11 ottobre 2011.

Una Risposta to “Urano e la nuova teoria della sua inclinazione”

  1. Molto interessante e ben spiegato.

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