Uno studio della Brigham Young University si è servito dei dati di Hubble per ipotizzare che un oggetto finora ritenuto binario sia un raro sistema triplo gerarchico di corpi orbitanti.
La Fascia di Kuiper è una vasta regione a forma di anello (simile a un toroide) situata oltre l’orbita di Nettuno, composta da migliaia di corpi ghiacciati, chiamati Kuiper Belt Objects (KBO), il primo dei quali è stato avvistato nel 1992. Si tratta di residui risalenti alla nascita del sistema solare, avvenuta circa 4,5 miliardi di anni fa. A causa della loro grande distanza dal Sole, questi oggetti sono rimasti pressoché invariati, offrendo una panoramica sull’evoluzione dell’universo.
Alcuni KBO si trovano in sistemi binari o tripli, quest’ultimo fattore suggerisce che la loro origine potrebbe non derivare da collisioni casuali, ma da un collasso gravitazionale. Tra questi, il sistema Altjira 148780, ubicato nelle zone più esterne del sistema solare, a 3,7 miliardi di miglia ossia 44 volte la distanza tra la Terra e il Sole, potrebbe essere il secondo sistema triplo noto tra gli oggetti transnettuniani (TNO).
I corpi della fascia di Kuiper finora esplorati in dettaglio sono Plutone ed Arrokoth (precedentemente chiamato Ultima Thule, ndr) che la missione New Horizons della NASA ha visitato rispettivamente nel 2015 e nel 2019. New Horizons ha mostrato che Arrokoth è un binario a contatto, vale a dire che due elementi si sono avvicinati fino ad unirsi, spesso dando origine a una forma di arachide.
L’importanza di Altjira
I sistemi di tre corpi gravitazionalmente interagenti possono essere stabili solo in date configurazioni, fra cui quella gerarchica, in cui due oggetti formano un sistema binario interno, mentre il terzo orbita a una distanza significativamente maggiore attorno al centro di massa comune. Un altro esempio si ha quando uno dei tre corpi è molto più massiccio degli altri, come nel caso del pianeta nano Haumea e delle sue due lune Hiʻiaka e Namaka.
Fino ad oggi, l’unico sistema triplo gerarchico ben caratterizzato nella Fascia di Kuiper era Lempo 47171, i cui tre componenti hanno masse comparabili. Recenti approfondimenti suggeriscono che anche Altjira potrebbe appartenere a questa categoria.
Utilizzando i dati del telescopio spaziale Hubble e dell’osservatorio terrestre W.M. Keck alle Hawaii, un nuovo studio del professore di fisica e astronomia della BYU (di Provo Utah), Darin Ragozzine e dell’ex studentessa Maia Nelsen fornisce elementi preziosi per una migliore comprensione di questa struttura.
Ragozzine descrive Altjira come un “cugino” di Arrokoth, un membro dello stesso gruppo della fascia di Kuiper, ma 10 volte maggiore, con una larghezza di 200 chilometri.
Il team di Ragozzine è noto per andare oltre la semplice determinazione della forma generale dell’orbita, ma rivelare se questa si modifica nel tempo. I cambiamenti orbitali sono più forti quando gli oggetti, troppo piccoli per essere visti persino con Hubble, sono allungati. Come parte della sua tesi di laurea in astronomia, Nelsen ha dimostrato che tali variazioni erano talmente rilevanti da essere meglio giustificate dal fatto che Altjira sia formato da tre oggetti, rendendolo un raro ‘sistema triplo’.
Le immagini di Hubble mostrano due KBO separati da circa 7.600 chilometri. Tuttavia, gli astrofisici affermano che le ripetute analisi dell’unico moto co-orbitale indicano che il corpo interno sia in realtà composto da due corpi differenti, così vicini tra loro da non poter essere contraddistinti otticamente a una distanza tanto grande.
Le possibili spiegazioni includono:
– un sistema triplo gerarchico, in cui due oggetti interni orbitano strettamente l’uno attorno all’altro, con un terzo a distanza maggiore.
– un binario a contatto, in cui due corpi separati sono così vicini da toccarsi.
– un oggetto insolitamente piatto, con una forma simile a un disco o a un pancake.
Il valore della scoperta
Lo studio dei sistemi binari e tripli tra i KBO è fondamentale perché permette di misurare con precisione le masse. Inoltre, superando l’ipotesi semplificata di massa puntiforme e analizzando le orbite in modo non kepleriano, è possibile individuare strutture complesse che non sono direttamente osservabili con telescopi ottici.
Prevedere il moto di tre corpi gravitazionalmente legati nello spazio è un problema classico della meccanica celeste, recentemente reso popolare dal romanzo e dalla serie televisiva “3 Body Problem“.
L’ipotesi che Altjira sia un sistema triplo gerarchico rafforza l’idea che molti KBO non si siano formati per aggregazione collisionale, ma piuttosto attraverso il collasso gravitazionale della nube di materiale primordiale attorno al giovane Sole. Se confermata, questa scoperta cambierebbe il nostro modo di comprendere la formazione dei corpi transnettuniani e, più in generale, l’evoluzione del sistema solare esterno.
Maia Nelsen, autrice principale dell’indagine, ha commentato come l’universo sia pieno di sistemi a tre corpi, inclusi i più vicini alla Terra come il sistema stellare Alpha Centauri. La Fascia di Kuiper potrebbe non fare eccezione.
Lo studio è consultabile su The Planetary Science Journal.
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Rendering immagine artistica: di NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Complimenti per l’esposizione. Si capisce anche se non è semplice.