Gli astronomi indagano su come il centauro Cariclo riesca a mantenere i suoi due anelli, aprendo nuove prospettive sulle dinamiche degli anelli planetari.
Il centauro Cariclo ha due anelli densi che orbitano attorno ad esso. Nel tentativo di spiegare la loro sopravvivenza, gli astronomi hanno ipotizzato l’esistenza di un satellite ancora da scoprire, che potrebbe mantenere gli anelli allineati.
Gli anelli di Saturno sono noti da quasi quattro secoli, ma negli ultimi 50 anni abbiamo appreso che sono solo gli esempi più spettacolari di un fenomeno comune. Le sonde Voyager hanno rivelato sistemi di anelli più piccoli attorno agli altri tre giganti gassosi. Tra le orbite di Giove e Nettuno, gli estremi dei giganti gassosi, si trovano oggetti più piccoli noti come centauri.
Nel 2013, il più grande di questi, Cariclo, ha oscurato brevemente la luce di una stella (conosciuta come occultazione). La stella è scomparsa agli osservatori terrestri quando Cariclo l’ha occultata, ma si è anche oscurata temporaneamente altre quattro volte, due volte prima e due volte dopo. Questi cali hanno rivelato la presenza dei due anelli di Cariclo, con orbite ai lati del nucleo del pianeta a circa 400 chilometri (240 miglia).
Dall’inizio c’è stata perplessità su come un oggetto con così poca massa – Cariclo ha solo 250 chilometri (150 miglia) di diametro e si pensa sia composto principalmente di ghiaccio – potesse mantenere gli anelli. Da allora, la rivalutazione di ciò che si pensava fossero gli anelli attorno al centauro Chirone ha indicato che gli anelli potrebbero essere comuni, senza spiegarli, prima di scoprire che gli anelli di Chirone sono probabilmente un disco irregolare in evoluzione.
Aggiungendo al mistero, gli anelli di Cariclo si trovano al di fuori del limite di Roche del centauro, a meno che la loro densità non sia molto inferiore a quella di Cariclo stesso. Al di fuori del limite di Roche, gli anelli dovrebbero rapidamente unirsi per formare lune.
Successive occultazioni hanno confermato l’esistenza degli anelli e mostrato che quello interno blocca 10 volte più luce rispetto al suo compagno, lasciando agli astronomi il compito di modellare ciò che sta accadendo.
La dottoressa Amanda Sickafoose dell’Istituto di Scienze Planetarie è una di coloro che affrontano il problema. “Gli anelli planetari si espanderanno o si disperderanno naturalmente nel tempo. Cariclo presenta due anelli sottili, larghi pochi chilometri”, ha detto in una dichiarazione. Perché gli anelli rimangano larghi 7 e 3 chilometri (4 e 2 miglia), deve esserci “un meccanismo per confinare il materiale e impedirne la dispersione”, ha aggiunto.
Sickafoose e il coautore hanno dimostrato che senza un tale meccanismo gli anelli aumentano linearmente di dimensione nel tempo, contraddicendo le bande dense e strette indicate dai brevi cali di luminosità. A meno che non abbiamo visto Cariclo quasi immediatamente dopo la formazione degli anelli, qualcosa deve mantenere gli anelli stretti.
Lo stesso modello mostra che un satellite opportunamente posizionato potrebbe fare questo; uno largo circa 3 chilometri (2 miglia) e con un peso di alcune decine di miliardi di tonnellate farebbe al caso. Non potremmo vedere un oggetto del genere a questa distanza a meno che non fosse perfettamente posizionato per oscurare anche la stella nel 2013.
In precedenza si pensava che fossero necessarie due lune pastore.
Sickafoose ha osservato: “Pensiamo che le particelle degli anelli siano principalmente composte di ghiaccio d’acqua, come quelle dei pianeti giganti. Non conosciamo le caratteristiche esatte, come la durezza o la morbidezza delle particelle degli anelli quando collidono, o la distribuzione delle dimensioni delle particelle”. Gli anelli composti da particelle dure sarebbero mantenuti indefinitamente dal satellite proposto, ma al di fuori del limite di Roche le particelle morbide sarebbero molto più propense a diventare lune a loro volta.
Un’altra spiegazione è un’anomalia gravitazionale sulla superficie di Cariclo e una velocità di rotazione che consente alla forza di questa anomalia di mantenere gli anelli allineati.
Anche se Sickafoose ha descritto la fisica dei due scenari come simile, una concentrazione di massa sulla superficie sembra meno coerente con ciò che sappiamo sui pianeti minori. D’altra parte, è molto più facile immaginare che un anello precedente si sia trasformato in una luna e abbia poi mantenuto le lune rimanenti stabili, cosa che si pensa spieghi l’anello F di Saturno, mantenuto dalle piccole lune Pandora e Prometeo.
Anche se l’idea che Cariclo abbia una luna potrebbe sembrare risolvere il mistero, la recente rivalutazione degli anelli di Chirone da parte di Sickafoose suggerisce che non dovremmo essere troppo fiduciosi senza ulteriori osservazioni. Se i due centauri si rivelassero avere ambienti molto diversi, si apriranno ancora più domande, come ad esempio quale fornisce il miglior analogo per Haumea o Quaoar e quante altre disposizioni esistono.
Lo studio è pubblicato in accesso aperto su The Planetary Science Journal.
