I dati raccolti dalla missione Juno della NASA hanno mostrato che Giove è leggermente più piccolo e più schiacciato di quanto si pensasse in base alle misurazioni storiche.
Analizzando gli esperimenti di radio occultazione effettuati da Juno nel corso di 13 flyby del pianeta, gli scienziati hanno calcolato che il diametro equatoriale di Giove è circa 8 km inferiore rispetto ai valori precedenti, mentre la distanza dal centro al polo è più corta di circa 24 km. Il risultato quindi indica che Giove ha una forma più schiacciata ai poli rispetto a quanto gli scienziati avessero stimato finora, sulla base dei dati delle missioni Pioneer e Voyager degli anni ’70, che avevano condotto soltanto 6 radio occultazioni.
La tecnica della radio occultazione è fondamentale per sondare l’atmosfera profonda di Giove, che è caratterizzata da nubi spesse e opache. Durante questi esperimenti, la sonda Juno invia segnali radio verso la Terra che attraversano la ionosfera di Giove, lo strato carico di elettroni in alta atmosfera. Mentre il segnale si propaga attraverso questo mezzo, la sua frequenza viene deformata a causa della rifrazione indotta dal gas: analizzando queste variazioni, è possibile ricostruire profili di temperatura, pressione e densità elettronica nei diversi strati atmosferici. In altre parole, la tecnica permette di “vedere” oltre la superficie nuvolosa e ottenere informazioni sulla struttura interna di Giove.
Avere dimensioni più accurate per Giove non è soltanto un dettaglio utile alla nostra catalogazione: il raggio preciso del pianeta gigante serve come riferimento fondamentale per i modelli teorici che descrivono sia i pianeti giganti del nostro Sistema Solare, sia quelli osservati intorno ad altre stelle, perché Giove è sempre usato come riferimento per i giganti gassosi extrasolari.
Che cosa cambia?
Le misure storiche della forma di Giove si basavano su un set limitato di occultazioni radio, fatte circa mezzo secolo fa. I segnali radio inviati dalle missioni Pioneer e Voyager venivano analizzati mentre attraversavano l’atmosfera del pianeta. Quel dataset però era piccolo, e sprovvisto delle correzioni moderne per gli effetti dinamici, come i venti zonali, ovvero le correnti atmosferiche che circondano il pianeta lungo linee di latitudine. I venti su Giove sono estremamente intensi, e influenzano la distribuzione di massa e la forma complessiva del pianeta.
La nuova analisi dei dati raccolti da Juno si è basata su un numero molto più ampio di occultazioni rispetto al passato e ha tenuto conto degli effetti dei venti. Questo ha permesso agli scienziati di isolare con maggiore precisione la vera forma del pianeta, distinguendo ciò che è dovuto alla sua struttura interna da ciò che è causato dalle forti correnti atmosferiche che ne deformano leggermente il profilo.
Questo ha portato alla conclusione che Giove è leggermente più compresso ai poli di quello che si leggeva nei cataloghi planetari finora. Una differenza di decine di km può sembrare piccola su un pianeta che misura oltre 140 000 km di diametro all’equatore, ma dal punto di vista dei modelli fisici e delle simulazioni numeriche, si tratta di un’aggiustamento significativo.
Un modello per pianeti extrasolari
Questa nuova forma precisa costituisce anche un punto di confronto fondamentale per lo studio degli altri giganti gassosi, in particolare quelli del Sistema Solare, Saturno, Urano e Nettuno. Questi pianeti, anche se hanno caratteristiche diverse, condividono con Giove la presenza di atmosfere spesse, rotazioni molto rapide e pressioni interne elevatissime.
I modelli teorici che cercano di descrivere come si comporta la materia al loro interno, in condizioni di temperatura e pressione estreme, si basano su semplificazioni che vanno confrontate con misure reali. Giove, essendo il pianeta più massiccio e meglio studiato, è una sorta di banco di prova per queste simulazioni. Avere una misura aggiornata della sua forma, quindi, consente di testare quanto siano affidabili le equazioni di stato utilizzate per descrivere i materiali che compongono il suo interno, come idrogeno ed elio in forma liquida o metallica.
Questo discorso si estende anche al campo dell’astronomia extrasolare. Quando un pianeta gigante passa davanti alla sua stella (transito), l’unica informazione diretta che si può ricavare dalla luce è la variazione di luminosità, da cui si deduce il raggio apparente del pianeta. Ma per capire cosa c’è sotto l’atmosfera, ad esempio se quel pianeta ha un nucleo solido, o che tipo di composizione possiede, bisogna confrontarlo con modelli. Se il raggio di Giove, usato sempre come riferimento per questi confronti, cambia anche di pochi km, il risultato può cambiare di molto le stime delle densità e delle masse interne degli esopianeti.
Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, è reperibile qui.
