Questa immagine di Cerere si avvicina a come apparirebbero alla vista i colori del pianeta nano. Credito:NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
Quando l'astronomo siciliano Giuseppe Piazzi individuò Cerere nel 1801, pensò che fosse un pianeta. Gli astronomi all'epoca non conoscevano gli asteroidi. Ora sappiamo che ce n'è un'enorme quantità, che risiedono principalmente nella fascia principale degli asteroidi tra Marte e Giove.
Cerere ha un diametro di circa 1.000 km e rappresenta un terzo della massa nella fascia principale degli asteroidi. Fa impallidire la maggior parte degli altri corpi nella cintura. Ora sappiamo che è un pianeta, anche se nano, anche se i suoi vicini sono per lo più asteroidi.
Ma cosa ci fa un pianeta nano nella cintura degli asteroidi?
Un nuovo articolo di ricerca fornisce la risposta:Cerere non si è formato nella cintura degli asteroidi. Si è formato più lontano nel sistema solare e poi è migrato nella sua posizione attuale. Questo non è il primo studio a raggiungere questa conclusione, ma aggiunge peso all'idea.
L'articolo è "Dynamic Origin of the Dwarf Planet Ceres" ed è pubblicato sulla rivista Icarus . L'autore principale è Rafael Ribeiro de Sousa, professore di fisica all'Università statale di San Paolo in Brasile. Altri coautori provengono dalla stessa università e dalla Francia e dagli Stati Uniti
(Nota:Cerere è chiamato pianeta nano, protopianeta e, talvolta, asteroide. Non ha senso rimanerci appeso. È stato ufficialmente classificato come pianeta nano nel 2006.)
Cerere è uno dei tre pianeti nani o protopianeti nella fascia degli asteroidi. Gli altri due sono Vesta e Pallade. Un quarto grande corpo, Igea, ha un diametro di 434 km e potrebbe anche essere un pianeta nano. Questi quattro corpi più grandi costituiscono la metà della massa della cintura degli asteroidi.
La maggior parte di ciò che sappiamo su Cerere proviene dalla missione Dawn della NASA. Dawn è stata la prima navicella spaziale a visitare due corpi extraterrestri e la prima ad orbitare attorno a un pianeta nano. Dawn ha visitato sia Vesta che Ceres prima che il veicolo spaziale finisse il carburante nell'ottobre 2018. Ora è un relitto in un'orbita stabile attorno a Cerere.
La terminologia e le descrizioni degli oggetti più grandi nella fascia degli asteroidi possono confondere, ma Cerere si distingue dagli altri tre. Cerere è l'unico corpo della cintura abbastanza massiccio da mantenere una forma sferoidale. Cerere ha anche un'atmosfera transitoria chiamata esosfera. La luce del sole trasforma il ghiaccio d'acqua e il ghiaccio di ammoniaca in vapore, ma la gravità del pianeta nano è troppo debole per trattenerlo. Questo è un indizio importante sulle origini di Cerere perché gli asteroidi in genere non emettono vapore.
Questi sono i quattro oggetti più grandi nella fascia degli asteroidi. Cerere è l'unico abbastanza massiccio da consentire all'autogravità di farlo collassare in una forma sferoidale. Credito:ESO/M. Algoritmo Kornmesser/Vernazza et al./MISTRAL (ONERA/CNRS)
Anche la presenza di ammoniaca è un indizio.
Le comete contengono ghiacci volatili come l'ammoniaca che sublimano quando il sole le riscalda. Questo è ciò che crea la coda e il coma della cometa. Ma le comete provengono dalle fredde regioni esterne del sistema solare dove avrebbero accumulato i ghiacci volatili. Poiché Cerere ha congelato i volatili come una cometa, suggerisce che si sia originato anche nelle regioni più fredde del sistema solare.
"La presenza di ghiaccio di ammoniaca è una forte evidenza osservativa che Cerere potrebbe essersi formato nella regione più fredda del sistema solare oltre la linea del gelo, a temperature sufficientemente basse da causare condensazione e fusione di acqua e sostanze volatili come il monossido di carbonio [CO] , anidride carbonica [CO2 ] e ammoniaca [NH3]", ha affermato Ribeiro de Sousa in un comunicato stampa.
Il confine tra il più freddo sistema solare esterno e il più caldo sistema solare interno è chiamato Frost Line. Esistono linee di gelo specifiche per diversi volatili che congelano a temperature diverse, ma gli astrofisici parlano di un'unica linea di gelo per semplicità. La linea del gelo è ora vicina all'orbita di Giove, ma non è sempre stata lì. Si è mosso con l'evoluzione del sistema solare. La nebulosa solare era opaca nei primi giorni e il calore del sole non arrivava così lontano. Il sole era anche meno energico allora, quindi la linea del gelo era più vicina al sole.
Composti come l'ammoniaca condensano oltre la linea di gelo del Sistema Solare. Poiché Cerere contiene ammoniaca, probabilmente si è formata oltre la linea del gelo. Credito:NASA / JPL-Caltech, InvaderXan di http://supernovacondensate.net/.
La crescita dei pianeti giganti ha influenzato anche la posizione della linea del gelo. "L'intenso disturbo gravitazionale prodotto dalla crescita di questi pianeti potrebbe aver modificato la densità, la pressione e la temperatura del disco protoplanetario, spostando la linea di gelo. Questo disturbo nel disco di gas protoplanetario potrebbe aver portato i pianeti in espansione a migrare verso orbite più vicine a il sole mentre acquisivano gas e solidi", ha detto il coautore Ernesto Vieira Neto.
"Nel nostro articolo, proponiamo uno scenario per spiegare perché Cerere è così diverso dagli asteroidi vicini. In questo scenario, Cerere ha iniziato a formarsi in un'orbita ben oltre Saturno, dove l'ammoniaca era abbondante. Durante la fase di crescita del pianeta gigante, è stato trascinato dentro la cintura di asteroidi come migrante dal sistema solare esterno ed è sopravvissuto per 4,5 miliardi di anni fino ad ora", ha detto Ribeiro de Sousa.
Il team ha eseguito un gran numero di simulazioni al computer per testare l'idea. Hanno simulato la formazione di pianeti giganti all'interno del disco protoplanetario del sole, inclusi Giove e Saturno. Includevano anche alcuni pianeti embrionali che fungevano da precursori di Urano e Nettuno. Poi hanno aggiunto un gruppo di oggetti con composizioni e dimensioni simili a Cerere. La loro inclusione si basa sul presupposto che Cerere sia uno dei primi planetesimi del sistema solare, oggetti in procinto di diventare pianeti a tutti gli effetti.
"Le nostre simulazioni hanno mostrato che lo stadio di formazione del pianeta gigante era altamente turbolento, con enormi collisioni tra i precursori di Urano e Nettuno, l'espulsione di pianeti dal sistema solare e persino l'invasione della regione interna da parte di pianeti con massa tre volte quella terrestre massa. Inoltre, il forte disturbo gravitazionale ha sparso ovunque oggetti simili a Cerere. Alcuni potrebbero aver raggiunto la regione della cintura degli asteroidi e acquisito orbite stabili in grado di sopravvivere ad altri eventi", ha detto Ribeiro de Sousa.
Questa figura dello studio mostra i quattro passaggi necessari per impiantare un oggetto come Cerere nella cintura degli asteroidi. Credito:de Sousa et al.
I ricercatori affermano che ci sono quattro passaggi coinvolti nell'impianto di un oggetto simile a Cerere nella cintura degli asteroidi. La prima è una fase di miscelazione radiale veloce nella posizione dei planetesimi nel disco planetesimi esterno. Il secondo è quando il candidato Cerere viene catturato in risonanza di movimento medio con pianeti giganti. Il terzo passaggio è una fase caotica, in cui l'oggetto simile a Cerere può incontrare altri "invasori" che possono aumentare o diminuire la sua eccentricità e disperdere l'oggetto in regioni più stabili nella fascia interna degli asteroidi. La fase caotica include anche la resistenza del gas e l'attrito dinamico gassoso che possono cambiare l'eccentricità e l'inclinazione del candidato Cerere e impiantarlo nella sua posizione attuale. La quarta fase è quella in cui il gas viene rimosso dal disco protoplanetario, gli invasori vengono rimossi, Cerere viene rimosso dalla risonanza del moto medio e l'impianto diventa stabile.
Le simulazioni del team hanno anche mostrato che Cerere è solo uno dei tanti oggetti simili che esistevano nei primi giorni del sistema solare. "La nostra scoperta principale è stata che in passato c'erano almeno 3.600 oggetti simili a Cerere oltre l'orbita di Saturno. Con questo numero di oggetti, il nostro modello ha mostrato che uno di loro avrebbe potuto essere trasportato e catturato nella cintura degli asteroidi, in un'orbita molto simile all'attuale orbita di Cerere", ha detto Ribeiro de Sousa.
Questi non sono i primi ricercatori a trovare un numero come 3.600 oggetti simili a Cerere. Altri hanno studiato i crateri e il numero di oggetti oltre Saturno e nella fascia di Kuiper per ottenere i loro risultati. Questo studio conferma i risultati precedenti e supporta la nostra comprensione di come si è formato e si è evoluto il sistema solare. "Il nostro scenario ci ha permesso di confermare il numero e spiegare le proprietà orbitali e chimiche di Cerere. Lo studio riafferma l'accuratezza dei modelli più recenti della formazione del sistema solare", ha affermato. + Esplora ulteriormente
