• Con il James Webb è stata osservata l’occultazione da parte del sistema di anelli di Chariklo della luce di una stella lontana.
• Gli strumenti di Webb hanno catturato la curva di luce della stella, con la chiara firma dei due anelli, e lo spettro della luce solare riflessa.
•  Lo spettro mostra bande di assorbimento del ghiaccio d’acqua, confermando per la prima volta la chiara firma del ghiaccio cristallino nel sistema Chariklo.

Utilizzando una nuova tecnica osservativa con il James Webb, i ricercatori sono riusciti a osservare le ombre nella curva di luce di una stella lontana, proiettate dai sottili anelli di Chariklo. Quest’ultimo è un piccolo corpo ghiacciato, parte della popolazione asteroidale dei Centauri, situati a più di 3 miliardi di chilometri dall’orbita di Saturno.

Nel 2013 gli scienziati hanno scoperto che questo piccolo oggetto celeste, del diametro di soli 250 chilometri, ospita un sistema di due anelli sottili. Si è trattato dei primi anelli mai rilevati attorno a un piccolo oggetto del Sistema Solare, che non fosse un pianeta.

Il 18 ottobre 2022 i ricercatori hanno usato lo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb per monitorare da vicino i cali di luminosità di una stella lontana, che indicano che si è verificata un’occultazione da parte di un oggetto vicino. Le ombre prodotte dagli anelli di Chariklo, posizionato tra il Webb e la stella lontana, sono state rilevate chiaramente, dimostrando un nuovo modo di utilizzare il JWST per esplorare gli oggetti del Sistema Solare.

Di seguito, un breve video che mostra le osservazioni effettuate da Webb della stella lontana (fissata al centro del video) mentre Chariklo le passa davanti. Il video è composto da 63 singole osservazioni con la vista della NIRCam alla lunghezza d’onda di 1,5 micron, ottenute in circa un’ora il 18 ottobre. Un’attenta analisi della luminosità della stella rivela che gli anelli del sistema Chariklo sono stati chiaramente rilevati.

Peek-a-boo 🫣

This is Webb's 1st look at a stellar occultation (when a foreground object passes in front of a star from our viewpoint on Earth). The moving object here is Chariklo, a small icy body between Saturn and Uranus, and the star is at the center. https://t.co/OOsXZ3z5sq pic.twitter.com/EAmLSaEyNt

— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) January 25, 2023

La curva di luce durante l’occultazione

La curva di luce dell’occultazione osservata con Webb, ovvero il grafico della luminosità della stella lontana nel tempo, tiene traccia della presenza degli anelli di Chariklo. Studi ulteriori permetteranno di saperne di più su questo particolare oggetto del nostro Sistema Solare. Pablo Santos-Sanz, dell’Instituto de Astrofísica de Andalucía di Granada, ha spiegato:

Mentre approfondiamo i dati, capiremo se risolviamo in modo pulito i due anelli. Dalle forme delle curve di luce dell’occultazione degli anelli, esploreremo anche lo spessore degli anelli, le dimensioni e i colori delle particelle e altro ancora. Speriamo di ottenere informazioni sul motivo per cui questo piccolo corpo ha persino degli anelli e forse di rilevare nuovi anelli più deboli.

L’immagine seguente mostra la curva di luce di occultazione ottenuta con la NIRCam a una lunghezza d’onda di 1,5 micron. Essa mostra i cali di luminosità della stella lontana quando gli anelli di Chariklo le sono passati davanti il ​​18 ottobre. Nell’illustrazione dell’evento dell’occultazione, la stella non è passata dietro Chariklo dal punto di vista di Webb, ma è passata dietro i suoi anelli. Ogni “avvallamento”corrisponde alle ombre di due anelli attorno a Chariklo, che sono larghi circa 6-7 chilometri e 2-4 chilometri e separati da uno spazio di 9 chilometri. I due singoli anelli non sono completamente risolti in ogni avvallamento.

La presenza di ghiaccio cristallino nel sistema Chariklo

Poco dopo l’occultazione, il Webb ha osservato ancora Chariklo e i suoi anelli, per raccogliere dati riguardanti la luce solare riflessa. Lo spettro mostra tre bande di assorbimento del ghiaccio d’acqua nel sistema, confermando per la prima volta la chiara firma del ghiaccio cristallino.

Dean Hines, il principale investigatore di questo programma di osservazione, ha spiegato: “Poiché le particelle ad alta energia trasformano il ghiaccio da stati cristallini in stati amorfi, il rilevamento di ghiaccio cristallino indica che il sistema Chariklo subisce continue micro-collisioni che espongono materiale incontaminato o innescano la cristallizzazione processi.”

Gli anelli sono probabilmente composti da piccole particelle di ghiaccio d’acqua mescolate a materiale scuro, detriti di un corpo ghiacciato che si è scontrato con Chariklo in passato. Chariklo è troppo piccolo e troppo lontano perché persino Webb possa immaginare direttamente gli anelli separati dal corpo principale, quindi le occultazioni sono l’unico strumento per caratterizzare gli anelli da soli.

La maggior parte della luce riflessa nello spettro proviene dallo stesso Chariklo. I modelli suggeriscono che l’area dell’anello osservata da Webb è circa un quinto dell’area del corpo stesso. L’elevata sensibilità del telescopio e i modelli dettagliati consentiranno di distinguere la firma degli elementi chimici che costituiscono il corpo centrale e quelli facenti parte invece degli anelli.

Questo importante risultato, intanto, apre la strada a un nuovo mezzo per caratterizzare piccoli oggetti nel lontano Sistema Solare, nei prossimi anni. Con l’elevata sensibilità e la capacità a infrarossi di Webb, gli scienziati possono utilizzare ulteriori occultazioni per migliorare le misurazioni con dati senza precedenti.