Le lune di Plutone sono ancora più strane del pensiero

Le lune di Plutone sono ancora più strane e intriganti di quanto gli scienziati immaginassero, rivela un nuovo studio.

Il sistema di Plutone è costituito da quattro minuscoli satelliti Nix, Hydra, Kerberos e Styx in orbita attorno a un "pianeta binario" composto da Plutone e dalla sua luna più grande Caronte, che, a 750 miglia (1.207 chilometri) di diametro, è largo quasi la metà del nano pianeta stesso.

Lo studio suggerisce che questa configurazione binaria ha influenzato profondamente le orbite delle quattro piccole lune, iniettando caos nei loro movimenti, come rappresentato in un'animazione appena rilasciata di Nix che cade in modi non completamente apprezzati fino ad ora. [Foto di Plutone e delle sue lune]

"È un posto molto strano in cui vivere se sei in orbita attorno a un pianeta binario", ha detto a This Web.com l'autore principale Mark Showalter, del SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) Institute di Mountain View, California.

Il pianeta nano Plutone ha una luna gigante, Caronte, ma ora è noto per avere altri quattro minuscoli satelliti. Guarda come sono le lune di Plutone in questa infografica di This Web.com. (Credito immagine: Karl Tate, collaboratore di questo Web.com)

Luminosità e dimensioni

Showalter e il coautore Douglas Hamilton, dell'Università del Maryland, hanno analizzato le immagini del sistema Plutone scattate dall'Hubble This Web Telescope della NASA tra il 2005 e il 2012. (Durante questo periodo, l'osservatorio ha scoperto tutte e quattro le minuscole lune conosciute del pianeta nano; Showalter ha guidato i team che hanno rilevato Kerberos e Styx.)

I due ricercatori hanno utilizzato queste foto che hanno catturato le variazioni di luminosità delle lune nel tempo e modelli computerizzati per caratterizzare i quattro piccoli satelliti e le loro orbite con dettagli senza precedenti.

Ad esempio, Showalter e Hamilton hanno ricavato nuove stime di luminosità e dimensione per le lune. Hanno scoperto che Nix e Hydra sono probabilmente luminosi quanto Caronte, che riflette circa il 40 percento della luce che lo colpisce.

Prima del nuovo studio, "non sapevamo davvero quanto fossero grandi Nix e Hydra, perché non sapevamo quanto fossero brillanti", ha detto Showalter. "E ora, sulla base della nostra analisi, in realtà sappiamo abbastanza bene quanto siano grandi e luminosi, quindi ci sono molte incertezze sulle proprietà di Nix e Hydra che ora sono scomparse".

Le immagini di Hubble suggeriscono che Hydra è larga circa 45,4 km, mentre Nix ha un diametro di 39,6 km circa. Kerberos e Styx, nel frattempo, sono probabilmente circa 15,4 miglia (24,8 km) e 4,2 miglia (6,8 km) di larghezza. (Queste ultime due lune sono più difficili da caratterizzare, perché sono più deboli di Nix e Hydra.)

Queste stime del diametro assumono una forma sferica per le lune, che probabilmente non è la realtà; la maggior parte, se non tutti, dei quattro minuscoli satelliti sono probabilmente ellissoidali, hanno detto i ricercatori.

L'analisi del duo suggerisce anche che Kerberos è molto più scuro dei suoi compagni satelliti, con una riflettività di appena il 4%. Mentre Nix e Hydra sono fondamentalmente "sporche palle di neve" in termini di riflettività, "Kerberos è un mattone di carbone", ha detto Showalter. [ Spiegazione delle 5 lune di Plutone (infografica) ]

Questo risultato "ci ha colto completamente di sorpresa, perché tutti hanno sempre pensato che le lune sarebbero state abbastanza simili", ha aggiunto. "Probabilmente si sono formati tutti nello stesso momento; sono tutti fatti della stessa materia."

Gli astronomi pensano che le quattro piccole lune di Plutone si siano formate dai detriti sparsi da un gigantesco impatto molto tempo fa tra un oggetto proto-Plutone e un proto-Caronte. Forse il proto-Caronte era un corpo molto oscuro e Kerberos è un pezzo relativamente incontaminato di questo originale dispositivo d'urto, ha detto Showalter, anche se ha sottolineato che questa idea è una mera speculazione.

Queste illustrazioni della luna di Plutone Nix mostrano come l'orientamento della luna cambia in modo imprevedibile mentre orbita attorno al sistema Plutone-Caronte. (Credito immagine: NASA, ESA, M. Showalter (SETI Inst.), G. Bacon (STScI))

Risonanza e caos

Showalter e Hamilton hanno anche stabilito che Styx, Nix e Hydra sono collegati da una "risonanza", una sorta di punto debole gravitazionale in cui le orbite di più corpi celesti sono correlate da un rapporto di due numeri interi. Una simile risonanza a tre corpi si trova tra le lune di Giove Io, Europa e Ganimede, hanno detto i ricercatori.

"La relazione risonante tra Nix, Styx e Hydra rende le loro orbite più regolari e prevedibili, il che impedisce loro di schiantarsi l'una contro l'altra", ha detto Hamilton in una nota. "Questa è una delle ragioni per cui il piccolo Plutone è in grado di avere così tante lune".

Ma c'è anche un bel po' di caos nel sistema di Plutone, impartito dal campo gravitazionale complesso e mutevole del binario Plutone-Caronte.

Ad esempio, Showalter e Hamilton hanno scoperto che Nix e Hydra mostrano una rotazione caotica piuttosto che sincrona, il che significa che non tengono sempre lo stesso lato rivolto verso Plutone-Caronte e che è molto difficile prevedere il loro movimento rotatorio. (Quasi ogni altra luna del sistema solare, inclusa quella terrestre, è un rotatore sincrono.)

"Se vivessi su Nix, non sapresti se il sole sorge domani; è così estremo", ha detto Showalter, aggiungendo che i modelli suggeriscono che anche Styx e Kerberos sono rotatori caotici. "Avresti giorni in cui il sole sorge a est e tramonta a nord."

Tali risultati potrebbero aiutare i ricercatori a comprendere meglio i numerosi pianeti alieni che orbitano attorno a stelle binarie, hanno detto i ricercatori.

"Stiamo imparando che il caos può essere una caratteristica comune dei sistemi binari", ha detto Hamilton. "Potrebbe anche avere conseguenze per la vita su pianeti in orbita attorno a stelle binarie".

Nuovi Orizzonti e oltre

Il nuovo studio è stato pubblicato online sulla rivista Nature (si apre in una nuova scheda) oggi (3 giugno), appena sei settimane prima del primo sorvolo di Plutone in assoluto. Il 14 luglio, New Horizons This Webcraft della NASA zoomerà entro 7.800 miglia (12.500 km) dalla superficie del pianeta nano.

New Horizons dovrebbe dare una buona occhiata alle superfici di Nix e Hydra e le osservazioni della sonda riveleranno probabilmente quanto sia oscuro Kerberos, ha detto Showalter.

I dati del sorvolo, così come il continuo monitoraggio a lungo termine da parte di Hubble e del James Webb This Web Telescope della NASA, il cui lancio è previsto nel 2018, potrebbero finire per mettere a fuoco le lune di Plutone, ha aggiunto.

"Abbiamo pezzi per iniziare a montare insieme, e forse alla fine da questo otterremo un intero scenario di formazione per il sistema [Plutone]", ha detto Showalter.

Segui Mike Wall su Twitter @michaeldwall e Google+ . Seguici su @Spacedotcom , Facebook o Google+ . Originariamente pubblicato su Space.com .

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