Misteriose orbite nelle zone ultra periferiche del sistema solare non causate da nono pianeta secondo ricercatori

Fascia di Kuiper, periferia del sistema solare. By ESO/M. Kornmesser - flickr.

Le strane orbite di alcuni oggetti nelle parti più lontane del nostro sistema solare, per le quali alcuni astronomi hanno ipotizzato possano essere modellate da uno sconosciuto nono pianeta, possono invece essere spiegate dalla forza gravitazionale combinata di piccoli oggetti in orbita attorno al Sole oltre Nettuno.

La spiegazione alternativa alla cosiddetta ipotesi “nono pianeta”, proposta dai ricercatori dell’Università di Cambridge e dall’università americana di Beirut, propone un disco composto da piccoli corpi ghiacciati con una massa combinata fino a dieci volte quella di Terra. Se combinati con un modello semplificato del sistema solare, le forze gravitazionali del disco ipotizzato possono spiegare l’insolita architettura orbitale esibita da alcuni oggetti alle estremità esterne del sistema solare.

Questa teoria non è la prima a proporre che le forze gravitazionali di un disco massiccio fatto di piccoli oggetti possano evitare la necessità dell’esistenza di un nono pianeta, ma è la prima teoria che è in grado di spiegare le caratteristiche significative delle orbite osservate tenendo conto della massa e della gravità degli altri otto pianeti nel nostro sistema solare. I risultati sono riportati nell’Astronomical Journal.

Oltre l’orbita di Nettuno si trova la fascia di Kuiper, che è costituita da piccoli corpi rimasti dalla formazione del sistema solare. Nettuno e gli altri pianeti giganti influenzano gravitazionalmente gli oggetti nella fascia di Kuiper e oltre, collettivamente noti come oggetti transnettuniani (TNO), che circondano il Sole su percorsi quasi circolari da quasi tutte le direzioni.

Tuttavia, gli astronomi hanno scoperto alcuni misteriosi outlier. Dal 2003 sono stati individuati circa 30 TNO su orbite fortemente ellittiche: si differenziano dal resto dei TNO condividendo, in media, lo stesso orientamento spaziale. Questo tipo di clustering non può essere spiegato dall’esistente architettura del sistema solare a otto pianeti e ha portato alcuni astronomi a ipotizzare che le orbite insolite potrebbero essere influenzate dall’esistenza di un nono pianeta finora sconosciuto.

L’ipotesi del “Pianeta Nove” suggerisce che per spiegare le orbite insolite di questi TNO, ci dovrebbe essere un altro pianeta, che si ritiene essere circa dieci volte più massiccio della Terra, in agguato nelle lontane distanze del sistema solare e che trascina i TNO nella stessa direzione attraverso l’effetto combinato della sua gravità e di quello del resto del sistema solare.

“L’ipotesi Planet Nine è affascinante, ma se l’ipotizzato nono pianeta esiste, ha finora evitato di essere scoperto”, riferisce il co-autore Antranik Sefilian, uno studente di dottorato nel Dipartimento di Matematica Applicata e Fisica Teorica di Cambridge. “Volevamo vedere se poteva esserci un’altra causa, meno drammatica e forse più naturale, per le orbite insolite che vediamo in alcuni TNO. Abbiamo pensato, piuttosto che prendere in considerazione un nono pianeta, e poi preoccuparci della sua formazione e orbita insolita, perché non spiegare semplicemente la gravità dei piccoli oggetti che costituiscono un disco oltre l’orbita di Nettuno?”

Il professor Jihad Touma, dell’Università americana di Beirut, e il suo ex allievo Sefilian hanno modellato le dinamiche spaziali complete dei TNO con l’azione combinata dei pianeti esterni giganti e con un massivo, esteso disco oltre Nettuno. I calcoli della coppia di ricercatori hanno rivelato che un tale modello può spiegare le perplessità delle orbite raggruppate nello spazio di alcuni TNO. Nel processo, sono stati in grado di identificare le gamme nella massa del disco, la sua “rotondità” (o eccentricità) e gli spostamenti forzati graduali nei suoi orientamenti (o velocità di precessione), che riproducevano fedelmente le orbite TNO anomale.

“Se rimuovi il pianeta nove dal modello e invece metti un sacco di piccoli oggetti sparsi su una vasta area, le attrazioni collettive tra questi oggetti potrebbero altrettanto facilmente spiegare le orbite eccentriche che vediamo in alcuni TNO”, riferisce Sefilian, che è un Gates Cambridge Scholar e membro del Darwin College.

I primi tentativi di stimare la massa totale di oggetti oltre Nettuno sono arrivati a sommare solo fino a circa un decimo della massa della Terra. Tuttavia, affinché i TNO abbiano le orbite osservate e che non ci sia alcun Pianeta Nove, il modello proposto da Sefilian e Touma richiede che la massa combinata della Fascia di Kuiper sia compresa tra poche volte fino a dieci volte la massa della Terra.

“Quando osserviamo altri sistemi, spesso studiamo il disco che circonda la stella ospite per inferire le proprietà di tutti i pianeti in orbita attorno ad esso”, riferisce Sefilian. “Il problema è che quando osservi il disco dall’interno del sistema, è quasi impossibile vedere tutto in una volta. Anche se non abbiamo prove osservative dirette per il disco, non lo abbiamo nemmeno per il nono pianeta, motivo per cui stiamo investigando su altre possibilità. Tuttavia, è interessante notare che le osservazioni degli analoghi delle cinture di Kuiper attorno ad altre stelle, così come i modelli di formazione dei pianeti, rivelano enormi residui di detriti”.

“È anche possibile che entrambe le cose possano essere vere – potrebbe esserci un disco enorme e un nono pianeta. Con la scoperta di ogni nuovo TNO, raccogliamo più prove che potrebbero aiutare a spiegare il loro comportamento.”

Il testo di questo articolo è stato tradotto in italiano dal testo pubblicato qui sotto licenza Creative Commons — Attribution 4.0 International — CC BY 4.0 ed è dunque disponibile secondo la stessa licenza.

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