Lo sguardo di Hubble sui satelliti principali di Urano
Urano è il settimo pianeta in ordine di distanza dal Sole, il terzo più grande del Sistema solare e il primo ad essere scoperto con l’ausilio di un telescopio. Il gigante di ghiaccio è circondato da 13 deboli anelli e 28 lune. Recentemente, un team di astronomi ha utilizzato il telescopio spaziale Hubble della Nasa per osservare quattro di questi satelliti naturali – Ariel, Umbriel, Titania e Oberon – cercando segni di interazione tra le loro superfici e la complessa magnetosfera del pianeta.
I risultati della ricerca, presentati questa settimana al 246mo Meeting dell’American Astronomical Society tenutosi ad Anchorage, in Alaska, hanno rivelato qualcosa di inaspettato: una luminosità degli emisferi di testa e di coda dei satelliti completamente diversa da quella attesa, segno che la magnetosfera del pianeta potrebbe non interagire con le sue grandi lune.
Immagine che mostra le cinque lune principali di Urano, Titania, Oberon, Umbriel, Miranda e Ariel. Crediti: Nasa, Esa, STScI, Christian Soto (STScI)
Urano è l’unico pianeta del Sistema solare il cui equatore forma un angolo di quasi 90 gradi con il piano dell’eclittica. Ciò significa che il pianeta completa la sua orbita di 84 anni terrestri attorno al Sole ruotando praticamente “di fianco”. Il pianeta, inoltre, possiede una magnetosfera – la regione attorno a un corpo celeste dominata dal campo magnetico – che si estende per milioni di chilometri nello spazio, il cui asse magnetico è inclinato di circa 60 gradi rispetto all’asse di rotazione del pianeta. Questa estrema inclinazione fa sì che le linee del campo magnetico, co-rotanti con il pianeta, colpiscano regolarmente le sue lune.
Finora, si riteneva che le particelle cariche che si muovono lungo le linee del campo magnetico di Urano colpissero preferibilmente l’emisfero “di testa” delle lune, ovvero le metà dei satelliti che “guardano” nella direzione del loro moto. Questi emisferi lunari sarebbero dovuti apparire meno luminosi degli emisferi “di coda”, le metà delle lune che “guardano” in direzione opposta al loro moto, ciò a causa dell’interazione della superficie con la radiazione prodotta dagli elettroni intrappolati nella magnetosfera.
Tuttavia, osservando le lune del pianeta, Ariel, Umbriel, Titania e Oberon, il team di astronomi dello Space Telescope Science Institute ha rilevato una situazione ben diversa. Sfruttando la capacità di Hubble di vedere nell’ultravioletto, i ricercatori hanno scoperto che le lune più interne, Ariel e Umbriel, non mostravano alcuna prova di oscuramento degli emisferi “di coda”: la loro luminosità è risultata infatti simile agli emisferi di testa. Le lune più esterne, Titania e Oberon, mostravano invece una condizione esattamente opposta a quella attesa, con gli emisferi “di testa” meno luminosi degli emisferi “di coda”.
Secondo gli autori dello studio, i cui risultati sono stati presentati da Christian Soto in un intervento dal titolo “Revealing the Classical Uranian Satellites in Ultraviolet”, le osservazioni indicherebbero una scarsa interazione della magnetosfera di Urano con le sue grandi lune, contraddicendo i dati esistenti, ottenuti alle lunghezze d’onda del vicino infrarosso. Ma se così è, come spiegare la differente luminosità degli emisferi delle due lune esterne? I ricercatori un’idea se la sono fatta, e chiama in causa le lune irregolari del pianeta e le micrometeoriti.
I satelliti irregolari sono corpi celesti che hanno orbite ampie, eccentriche e inclinate rispetto al piano equatoriale del pianeta che orbitano, spiegano i ricercatori. Le micrometeoriti – piccolissimi meteoroidi che riescono a raggiungere la superficie di un corpo celeste senza essere completamente distrutti dall’attrito con l’atmosfera – colpiscono costantemente la superficie dei satelliti irregolari, espellendo piccoli frammenti di materiale in orbita attorno ai pianeti.
Nel caso di Urano, è possibile che nel corso di milioni di anni il materiale polveroso si sia spostato verso l’interno del sistema. Giunto in prossimità delle orbite di Titania e Oberon, le lune potrebbero aver attraversato la nube di polvere, raccogliendola principalmente sui loro emisferi di testa, che appaiono così meno luminosi. È un po’ come se degli insetti colpissero il parabrezza della tua auto mentre guidi in autostrada, sottolineano i ricercatori.
Come conseguenza, questi emisferi appaiono più scuri e meno luminosi. Il motivo per cui gli emisferi delle lune interne non mostrano differenze di luminosità, aggiungono gli scienziati, potrebbe dipendere semplicemente dal fatto che le lune esterne proteggono efficacemente le lune interne dalla polvere. «Vediamo la stessa cosa accadere nel sistema di Saturno e probabilmente anche in quello di Giove», osserva Bryan Holler, ricercatore dello Space Telescope Science Institute coinvolto nello studio. «Questa è una delle prime evidenze di un simile scambio di materia tra i satelliti di Urano».
Sulla base di questi risultati, i ricercatori sospettano che la magnetosfera di Urano possa essere piuttosto quiescente, o che possa essere più complessa di quanto si pensasse in precedenza. Dati complementari raccolti dal telescopio spaziale James Webb della Nasa contribuiranno a fornire una comprensione più completa del sistema di satelliti di Urano e delle sue interazioni con la magnetosfera del pianeta.
«Il nostro studio supporta una spiegazione diversa circa la differente luminosità degli emisferi delle lune esterne Titania e Oberon», conclude il ricercatore della Johns Hopkins University, Richard Cartwright, anche lui coinvolto nella ricerca. «La causa non sarebbe l’interazione con la magnetosfera, ma l’accumulo di polvere. Non mi aspettavo nemmeno di affrontare questa ipotesi, ma si sa, i dati ti sorprendono sempre».
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