Nel 2014, gli scienziati hanno scoperto che un piccolo corpo celeste della popolazione dei centauri, oggetti simili agli asteroidi per dimensioni ma alle comete per composizione, ospita un sistema di due sottili anelli. Il centauro, denominato 10199 Chariklo, è stato il primo oggetto del Sistema Solare diverso da un pianeta ad essere scoperto con un sistema di anelli.

Nel gennaio 2023, il James Webb ha permesso di studiare questi due anelli grazie all’occultazione della luce di una stella lontana. Gli spettri risultanti mostravano bande di assorbimento del ghiaccio d’acqua, confermando la firma del ghiaccio cristallino nel sistema.

Ora, un nuovo studio guidato da Amanda Sickafoose del Planetary Science Institute ha dimostrato che una delle possibilità che esistano anelli sottili attorno a piccoli corpi è che siano scolpiti da un piccolo satellite. Ovvero, potrebbe esser stato un corpo minore a modellare gli anelli in orbita attorno a Chariklo.

Il centauro con gli anelli

Chariklo, con i suoi 250 km di diametro, è il più grande centauro a oggi confermato. Orbita attorno al Sole tra Saturno e Urano, sfiorando l’orbita di quest’ultimo, e ha una forma allungata.

Attualmente, detiene ancora il primato di più piccolo oggetto celeste con anelli confermati. Il sistema di anelli luminosi è costituito da due bande strette e dense, larghe da 6 a 7 km l’una e da 2 a 4 km l’altra, separate da uno spazio di 9 km. Gli anelli orbitano a distanze di circa 400 km dal centro di Chariklo, un millesimo della distanza tra la Terra e la Luna.

L’esistenza di un sistema di anelli attorno a un corpo minore del Sistema Solare era del tutto inaspettata. Infatti, si pensava che gli anelli potessero essere stabili solo attorno a corpi molto più massicci. Comunque, si prevede che gli anelli di Chariklo si disperderanno in un periodo massimo di alcuni milioni di anni, quindi o sono molto giovani, oppure sono attivamente mantenuti e contenuti da piccole lune, con una massa paragonabile a quella degli anelli.

E se ci fossero delle lune?

E proprio di lune parla l’articolo di Sickafoose e colleghi, che riporta le prime simulazioni a N corpi di un sistema di anelli attorno ad un piccolo oggetto roccioso dotato anche di un satellite. Le simulazioni a N corpi vengono eseguite utilizzando un software che simula la dinamica fisica di un numero N di componenti. I risultati di questo tipo di simulazioni forniscono informazioni sull’evoluzione dinamica del sistema in questione.

In questo caso, modellando alcuni milioni di particelle di anelli in un sistema simile a quello osservato per Chariklo, è stato dimostrato che una singola luna delle dimensioni di 1 km può mantenere due anelli che hanno proprietà simili a quelle osservate. Sickafoose ha spiegato:

Pensiamo che le particelle dell’anello siano costituite principalmente da ghiaccio d’acqua, come quelle dei pianeti giganti. Non conosciamo le caratteristiche esatte, come quanto siano “dure” o “morbide” le particelle dell’anello quando entrano in collisione, o la distribuzione delle dimensioni delle particelle. Ulteriori simulazioni possono aiutare a limitare tali proprietà.

Lo studio mostra che anelli simili a quelli di Chariklo possono essere vincolati da un piccolo satellite, di circa 3 km di raggio e 10-13 kg di massa. Un satellite di queste dimensioni è al di sotto degli attuali limiti di imaging diretto, quindi per scoprirlo sarebbero necessari metodi indiretti o una missione spaziale.

Un meccanismo alternativo proposto dagli scienziati è che Chariklo abbia un’anomalia gravitazionale sulla sua superficie, e che gli anelli siano in risonanza con la rotazione del nucleo centrale del centauro. Ciò significa che per ogni tre rotazioni di Chariklo, gli anelli orbitano una volta.

E se li studiassimo da vicino?

La fisica che agisce sulle particelle dell’anello è simile sia per la presenza di un possibile satellite che per una risonanza con anomalia gravitazionale. In entrambi i casi, gli anelli si diffonderanno o si disperderanno naturalmente nel tempo.

Chariklo presenta anelli sottili, larghi pochi chilometri: perché rimangano così sottili, è necessario che ci sia un meccanismo per confinare il materiale e impedirne la dispersione. Che questo meccanismo sia la presenza di un satellite, appare ora molto probabile.

Sarebbe molto interessante poter studiare da vicino la situazione con una missione spaziale. Nel 2018 è stata proposta all’interno del programma New Frontiers della NASA la missione Camilla. Vedrebbe il lancio di una sonda per eseguire un singolo sorvolo di Chariklo e rilasciare un dispositivo di simulazione di 100 kg fatto di tungsteno per scavare un cratere profondo circa 10 m sul centauro, oltre che procedere con l’analisi della composizione durante il flyby. Attualmente non si hanno informazioni sulla sua accettazione.

L’articolo scientifico, pubblicato su The Planetary Science Journal, è reperibile qui.