VAI AL VIDEO: La caotica rotazione delle lune di Plutone

Le quattro piccole lune che orbitano intorno a Plutone e alla sua luna più grande, Caronte, hanno caratteristiche orbitali, moti di rivoluzione e proprietà di superficie molto insolite, il cui studio potrà contribuire a chiarire il meccanismo di formazione sia del piccolo sistema binario Plutone-Caronte, sia più in generale del sistema solare.

Negli ultimi dieci anni, le immagini dal telescopio spaziale Hubble (HST) hanno rivelato quattro minuscoli satelliti - Styx, Nix, Hydra e Kerberos (o Stige, Notte, Idra e Cerbero) - con periodi orbitali di 20-40 giorni attorno al sistema binario. L'analisi di tutte le immagini riprese nel corso di questi anni ha permesso a M. R. Showalter  del SETI institute e a D. P. Hamilton dell'Università del Maryland - di stabilirne le orbite, di confermare che le 4 lune si muovono su orbite molto ravvicinate, e di scoprire - come illustrato in un articolo pubblicato su “Nature” - che questo dà origine a un raro fenomeno di “risonanza orbitale”. Le interazioni dovute alle orbite ravvicinate determinano inoltre un altro singolarissimo fenomeno sulle piccole lune: la loro rotazione non è regolare e stabile ma caotica (si veda il video).

Secondo le attuali teorie di formazione dei sistemi planetari, pianeti e satelliti iniziano come piccoli “semi” di condensazione in un disco di gas e polveri che circonda la stella (o il pianeta). I modelli di accrescimento di questi protopianeti e protosatelliti prevedano che alla fine essi si collochino su orbite ben distanziate: orbite ravvicinate - come quelle dei quattro satelliti – farebbero sì che nessun altro corpo celeste di dimensioni superiori a quelle delle polveri potrebbe inserirsi fra loro su orbite stabili.

Ciò porta a ipotizzare che il sistema Plutone-Caronte sia il prodotto di un gigantesco impatto in cui un proto-Caronte si è scontrato con un proto-Plutone per formare il sistema binario, circondato da una nube di detriti, alcuni dei quali avrebbero formato nuove lune che si sono affiancate ad altre preesistenti.

Questo processo, dicono i ricercatori, potrebbe anche spiegare una singolare regolarità osservata:  Stige, Nix, Kerberos e Hydra viaggiano su orbite con periodi orbitali pari rispettivamente a circa 3, 4, 5 e 6 volte quello di Caronte. Inoltre, in questo complesso sistema Showalter e Hamilton hanno rilevato un fenomeno di risonanza orbitale a 3, ossia il cosiddetto periodo sinodico di Styx e Nix (il lasso di tempo fra le fasi orbitali in cui le due lune sono allineate dallo stesso lato del pianeta) è 1,5 volte il periodo sinodico di Nix e Hydra.

Per comprendere meglio questi processi saranno però necessarie misure più accurate delle orbite e delle masse di tutte le lune del sistema, anche se un punto a favore del modello proposto sembra venire dall'osservazione della riflettività delle lune. Allo stato attuale quella di Hydra e Nix (del 40 per cento circa) è simile a quella di Caronte (36-39 per cento ) e sembra più coerente con quella di satelliti adulti che con quella di frammenti da impatto. Kerberos invece è molto più scuro e con una riflettività del 4-6 per cento, osservano i ricercatori, sembra “fuori posto”, e si candida a essere un grande frammento da impatto.

Dati cruciali per confermare questo modello possono venire da una migliore analisi della forma e della composizione delle lune, e molti di essi potrebbero essere disponibili molto presto grazie alla sonda New Horizons della NASA che il 14 luglio di quest'anno transiterà nelle vicinanze di Plutone. “Anche se Kerberos non sarà osservabile con una elevata risoluzione (2-3 chilometri per pixel) le immagini potranno comunque risolvere la questione se sia più scuro rispetto alle altre lune. E sarà possibile determinare molto bene riflettività e forma di Nix e Hydra.”