Rappresentazione schematica delle orbite di sei dei sette oggetti transnettuniani estremi (ETNO) utilizzati per proporre l'ipotesi del "Pianeta Nove". La curva tratteggiata rossa mostra l'orbita di questo possibile pianeta. Credito:Wikipedia.
Le proprietà dinamiche di questi asteroidi, osservato per la prima volta spettroscopicamente con il Gran Telescopio CANARIAS, suggeriscono una possibile origine comune e danno un indizio sull'esistenza di un pianeta oltre Plutone, il cosiddetto "Pianeta Nove".
Nel 2000 è stato scoperto il primo di una nuova classe di oggetti del sistema solare distante, orbitano attorno al Sole a una distanza maggiore di quella di Nettuno:gli "oggetti transnettuniani estremi (ETNO). Le loro orbite sono molto lontane dal Sole rispetto a quella della Terra. Orbitiamo intorno al Sole a una distanza media di un'unità astronomica ( 1 AU che è 150 milioni di chilometri) ma gli ETNO orbitano a più di 150 AU. Per dare un'idea di quanto siano lontani, L'orbita di Plutone è a circa 40 AU e il suo massimo avvicinamento al Sole (perielio) è a 30 AU. Questa scoperta ha segnato un punto di svolta negli studi sul Sistema Solare, e fino ad ora, sono stati identificati un totale di 21 ETNO.
Recentemente, numerosi studi hanno suggerito che i parametri dinamici degli ETNO potrebbero essere meglio spiegati se ci fossero uno o più pianeti con masse diverse volte quella della Terra in orbita attorno al Sole a distanze di centinaia di UA. In particolare, nel 2016 i ricercatori Brown e Batygin hanno utilizzato le orbite di sette ETNO per prevedere l'esistenza di una "superterra" in orbita attorno al sole a circa 700 UA. Questa gamma di masse è definita subnettuniana. Questa idea è indicata come l'Ipotesi del Pianeta Nove ed è uno degli attuali argomenti di interesse nella scienza planetaria. Però, poiché gli oggetti sono così lontani la luce che riceviamo da loro è molto debole e fino ad ora l'unico dei 21 oggetti transnettuniani osservati spettroscopicamente era Sedna.
Ora, un team di ricercatori guidato dall'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) in collaborazione con l'Università Complutense di Madrid ha compiuto un passo verso la caratterizzazione fisica di questi corpi, e per confermare o confutare l'ipotesi del Pianeta Nove studiandoli. Gli scienziati hanno effettuato le prime osservazioni spettroscopiche del 2004 VN112 e del 2013 RF98, entrambi sono particolarmente interessanti dinamicamente perché le loro orbite sono quasi identiche ei poli delle orbite sono separati da un angolo molto piccolo. Ciò suggerisce un'origine comune, e le loro orbite odierne potrebbero essere il risultato di una passata interazione con l'ipotetico Pianeta Nove. Questo studio, recentemente pubblicato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , suggerisce che questa coppia di ETNO fosse un asteroide binario che si è separato dopo un incontro con un pianeta oltre l'orbita di Plutone.
Sequenza di immagini scattate con il Gran Telescopio CANARIAS (GTC) per identificare uno degli ETNO studiati in questo articolo, 2013 RF98, dove si può vedere come si muove durante quattro notti consecutive. Sotto, Giusto, spettri visibili ottenuti con la GTC dei due oggetti 2004 VN112 e 2013 RF98. Le linee rosse mostrano i gradienti degli spettri. Credito:Julia de León (IAC).
Per giungere a queste conclusioni, hanno fatto le prime osservazioni spettroscopiche di 2004 VN112 e 2013 RF98 nel visibile. Questi sono stati eseguiti in collaborazione con gli astronomi di supporto Gianluca Lombardi e Ricardo Scarpa, utilizzando lo spettrografo OSIRIS sul Gran Telescopio CANARIAS (GTC), situato nell'Osservatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Plama). È stato un duro lavoro identificare questi asteroidi perché la loro grande distanza significa che il loro movimento apparente nel cielo è molto lento. Quindi, hanno misurato le loro magnitudini apparenti (la loro luminosità vista dalla Terra) e hanno anche ricalcolato l'orbita di 2013 RF98, che era stato mal determinato. Hanno trovato questo oggetto a una distanza di più di un minuto d'arco dalla posizione prevista dalle effemeridi. Queste osservazioni hanno contribuito a migliorare l'orbita calcolata, e sono stati pubblicati dal Minor Planet Center (MPEC 2016-U18:2013 RF98) responsabile dell'identificazione di comete e pianeti minori (asteroidi) nonché delle misurazioni dei loro parametri e posizioni orbitali.
Lo spettro visibile può dare alcune informazioni anche sulla loro composizione. Misurando la pendenza dello spettro, si può determinare se hanno ghiaccio puro sulla superficie, come nel caso di Plutone, così come composti di carbonio altamente lavorati. Lo spettro può anche indicare l'eventuale presenza di silicati amorfi, come negli asteroidi troiani associati a Giove. I valori ottenuti per 2004 VN112 e 2013 RF98 sono pressoché identici e simili a quelli osservati fotometricamente per altri due ETNO, 2000 CR105 e 2012 VP113. Sedna, però, l'unico di questi oggetti che era stato precedentemente osservato spettroscopicamente, mostra valori molto diversi dagli altri. Questi cinque oggetti fanno parte del gruppo dei sette utilizzato per testare l'ipotesi del Pianeta Nove, il che suggerisce che tutti dovrebbero avere un'origine comune, tranne Sedna, che si pensa provenga dalla parte interna della nuvola di Oort.
"I gradienti spettrali simili osservati per la coppia 2004 VN112 - 2013 RF98 suggeriscono un'origine fisica comune", spiega Julia de León, il primo autore del saggio, un astrofisico presso l'IAC. "Stiamo proponendo la possibilità che in precedenza fossero un asteroide binario che si è staccato durante un incontro con un oggetto più massiccio". Per convalidare questa ipotesi, il team ha eseguito migliaia di simulazioni numeriche per vedere come i poli delle orbite si sarebbero separati col passare del tempo. I risultati di queste simulazioni suggeriscono che un possibile Pianeta Nove, con una massa compresa tra 10 e 20 masse terrestri in orbita attorno al Sole a una distanza compresa tra 300 e 600 UA potrebbe aver deviato la coppia 2004 VN112 - 2013 RF98 circa 5 e 10 milioni di anni fa. Questo potrebbe spiegare, in linea di principio, come questi due asteroidi, iniziando come una coppia in orbita l'una intorno all'altra, si sono gradualmente separati nelle loro orbite perché si sono avvicinati a un oggetto molto più massiccio in un particolare momento nel tempo.