Hubble e Webb hanno trovato tracce della storia primordiale del Sistema solare negli oggetti oltre Nettuno

In breve

• Hubble e Webb hanno osservato insieme una porzione di cielo e contribuito a scoprire 27 oggetti transnettuniani finora sconosciuti.
• Gli oggetti più piccoli hanno conservato schemi cromatici simili a quelli dei corpi più grandi, contrariamente alle aspettative di una forte influenza delle collisioni.
• Le distribuzioni dimensionali delle popolazioni fredda e calda si sono rivelate simili, ma la spiegazione di questa somiglianza e della conservazione delle superfici non è ancora stata individuata.

Cosa hanno scoperto i telescopi oltre l’orbita di Nettuno

I telescopi Hubble e James Webb hanno aiutato gli astronomi a studiare i piccoli corpi oltre l’orbita di Nettuno e a scoprire 27 oggetti transnettuniani mai identificati prima. L’analisi congiunta ha fornito non solo nuove informazioni sulle dimensioni e sui colori di questi lontani corpi ghiacciati, ma anche un risultato inatteso: gli oggetti più piccoli erano meno numerosi di quanto previsto da alcune teorie. Le loro caratteristiche cromatiche, tuttavia, si sono rivelate simili a quelle dei corpi più grandi nelle stesse regioni.

Gli oggetti transnettuniani sono importanti per lo studio del Sistema Solare primordiale, perché molti di essi non si sono trasformati in pianeti veri e propri e sono rimasti piccoli corpi. Nello studio sono considerati residui del materiale da cui si sono formati i pianeti. Le loro superfici possono custodire informazioni sulle condizioni della loro origine e sui cambiamenti successivi. È difficile osservarli: brillano oltre cento milioni di volte meno dei corpi visibili a occhio nudo.

I risultati sono presentati in due studi pubblicati su The Astronomical Journal. Gli studi riguardano le dimensioni, la composizione e l’antica storia degli oggetti appena identificati. Gruppi di ricerca guidati da dottorandi dell’Università di Victoria, in Canada, e della Northern Arizona University hanno condotto fino a quel momento la più approfondita indagine sugli oggetti transnettuniani. Il team di Victoria ha lavorato sotto la guida del Consiglio nazionale delle ricerche del Canada.

Come si studiano i lontani corpi ghiacciati

Entrambi i telescopi spaziali hanno osservato contemporaneamente la stessa porzione di cielo, ma hanno raccolto tipi diversi di luce. Hubble ha rilevato la radiazione visibile, mentre Webb ha osservato quella infrarossa. Il confronto dei dati ha permesso agli astronomi di studiare i colori degli oggetti, stimarne le dimensioni e determinare le caratteristiche del loro movimento intorno al Sole. È stata proprio la combinazione di due tipi di osservazioni a consentire lo studio di corpi deboli, difficili da individuare e analizzare con un solo metodo.

I colori forniscono ai ricercatori indizi sulla composizione chimica della superficie e aiutano a distinguere le possibili storie degli oggetti. In questo studio, la loro importanza viene paragonata a quella delle impronte digitali: possono rivelare le caratteristiche individuali di un corpo. Tuttavia, il colore da solo non dà una risposta definitiva su ciò che è accaduto alla superficie. Per questo è stato confrontato con le dimensioni e le caratteristiche orbitali, così da individuare schemi comuni tra gli oggetti lontani.

I ricercatori hanno suddiviso gli oggetti transnettuniani in popolazioni dinamicamente «fredde» e «calde». Questi nomi non descrivono la temperatura, ma le caratteristiche delle orbite. I corpi freddi seguono traiettorie relativamente circolari e restano vicini al piano in cui orbitano la maggior parte dei pianeti. Gli oggetti caldi, invece, hanno orbite più allungate e si spostano al di sopra e al di sotto del piano principale del Sistema solare.

Due popolazioni con storie orbitali diverse

Secondo la descrizione dello studio, gli oggetti transnettuniani freddi sono rimasti per lo più nelle regioni in cui si sono formati. Le loro orbite sono relativamente tranquille e non troppo allungate, e il loro moto resta vicino al piano comune delle orbite planetarie. Questo li rende importanti per il confronto con i corpi le cui traiettorie sono cambiate notevolmente. Le osservazioni hanno mostrato che persino i rappresentanti più piccoli della popolazione fredda conservano caratteristiche cromatiche simili a quelle degli oggetti più grandi.

Gli oggetti caldi avrebbero una storia diversa: si sono formati tra le attuali orbite di Urano e Nettuno, per poi essere dispersi verso l’esterno quando i pianeti giganti cambiarono posizione nel Sistema Solare primordiale. Oggi le loro orbite sono più allungate e il loro percorso passa sia sopra sia sotto il piano principale dei pianeti. Nonostante questo passato dinamico, anche le regolarità cromatiche di questa popolazione sono legate alle condizioni di formazione.

La somiglianza delle caratteristiche cromatiche degli oggetti freddi e caldi è particolarmente notevole alla luce delle differenze nella loro storia orbitale. I corpi caldi hanno subito una riorganizzazione delle orbite, mentre quelli freddi sono rimasti in gran parte vicino ai luoghi in cui si sono formati. Eppure entrambi i gruppi mostrano correlazioni cromatiche che i ricercatori considerano tracce della loro origine. Le osservazioni indicano che queste caratteristiche sono cambiate meno di quanto ci si sarebbe potuti aspettare nel corso della storia del Sistema solare.

Risultati inattesi e questioni aperte

Prima di ottenere i dati, gli scienziati ipotizzavano che i piccoli corpi transnettuniani dovessero risentire in modo particolarmente evidente degli effetti delle collisioni ripetute nel corso di miliardi di anni. Gli impatti avrebbero potuto frantumare gli oggetti, esporre materiale fresco e quindi modificare la composizione e il colore della superficie. Tuttavia, i nuovi oggetti hanno mostrato correlazioni cromatiche comuni, simili a quelle osservate nei corpi più grandi. Ciò non corrisponde all’aspettativa semplicistica secondo cui i corpi più piccoli dovrebbero necessariamente apparire diversi a causa delle collisioni frequenti.

Restano almeno due possibili spiegazioni. Gli oggetti potrebbero aver subito meno collisioni di quanto ipotizzato dagli astronomi, oppure le loro superfici potrebbero essere in grado di conservare la composizione originaria anche dopo gli impatti. Per ora, i dati non consentono di scegliere tra queste possibilità. Anastasia Morgan, dottoranda alla Northern Arizona University che ha guidato lo studio dei colori e della composizione, ha osservato che i corpi minori sembrano conservare la storia della loro formazione. Il coautore David Trilling ha sottolineato che gli oggetti caldi recano tracce del luogo in cui sono nati, nonostante i cambiamenti delle loro orbite.

I dati di Webb hanno aggiunto un altro risultato: le distribuzioni per dimensione delle popolazioni calda e fredda si sono rivelate sorprendentemente simili. Ciò è particolarmente interessante perché, secondo lo studio, i due gruppi si sono formati in regioni diverse del Sistema Solare primordiale. Questa somiglianza potrebbe significare che i processi di formazione dei planetesimi hanno agito in modo simile in condizioni diverse. Tuttavia, le osservazioni non spiegano ancora perché le distribuzioni coincidano, come si conservino esattamente le superfici e quanto spesso siano avvenute le collisioni.

Fonte: ScienceDaily