Gli anelli impossibili di Chariklo: quale forza impedisce loro di disperdersi nello spazio?

E’ sorprendente come l’asteroide Chariklo, di appena 250 km di diametro, riesca a mantenere attorno a sé un sistema di anelli sottili e ben definiti.

Le leggi della meccanica celeste suggeriscono, infatti, che strutture così delicate dovrebbero progressivamente allargarsi, deformarsi, perdere materiale ed eventualmente scomparire. Eppure, dal 2013 data di scoperta, gli anelli sono ancora lì, sorprendentemente ben definiti. La risposta potrebbe nascondersi in un delicato equilibrio tra collisioni, risonanze gravitazionali e l'eventuale presenza di minuscole lune ancora invisibili ai telescopi.

Perché gli anelli dovrebbero disperdersi?

Chariklo è un piccolo asteroide, dal diametro di circa 250 km, che orbita attorno al Sole (in circa 70 anni), ad una distanza di circa un miliardo di chilometri, tra le orbite di Saturno e Urano. Di piccoli corpi rocciosi come lui ne esistono numerosi e la loro famiglia è chiamata dei Centauri.

Chariklo però si distingue dai fratelli per la presenza di un sistema di due anelli, chiamati, rispettivamente, C1R il più interno a 390 km di distanza dall’asteroide, e C2R il più esterno a 405 km.

Questi anelli sono molto sottili, 6-7 km C1R e circa 2 km C2R. Proprio questa loro sottigliezza suscita non poca curiosità negli astronomi.

Gli anelli sono costituiti di rocce di diversa grandezza e ciascuna roccia orbita attorno all’asteroide quasi indipendentemente dalla presenza delle altre, soggetta principalmente alla forza di gravità dell’asteroide centrale. Il moto di ciascun frammento di roccia è descritto dalle leggi di Keplero, per cui le rocce più interne orbitano più rapidamente di quelle più esterne. Quindi, non si tratta di una struttura rigida, ma di singole rocce che condividono la stessa regione di spazio ma all’interno della quale procedono ognuna con propria traiettoria e velocità.

In tali sistemi ciò che succede è che le rocce più veloci possono raggiungere ed urtare quelle più lente e le collisioni possono trasferire energia e momento angolare da un'orbita all'altra.

Questo processo, che viene chiamato diffusione viscosa, tende progressivamente ad allargare gli anelli. È un fenomeno già conosciuto nello studio degli anelli di Saturno.

Il fatto che entrambi gli anelli rimangono sottili invece di allargarsi è il primo motivo di curiosità. Inoltre, i reciproci urti potrebbero portare i frammenti più piccoli ad aggregarsi in frammenti più grandi. Diversamente, le forze mareali che agiscono con intensità diversa sui diversi frammenti possono ostacolare questo processo.

Alla luce di queste evidenze osservative e considerazioni teoriche ci si chiede che cosa impedisce alle particelle di disperdersi e che cosa evita che si riuniscano in un piccolo satellite?

Risonanze gravitazionali: quando la gravità diventa un alleato

Una possibile soluzione arriva da un fenomeno chiamato risonanza orbitale.

Per comprenderlo, pensiamo a un'altalena. Se le diamo piccole spinte a intervalli regolari, sincronizzati con il suo movimento, possiamo modificarne progressivamente l'oscillazione. Una situazione analoga può verificarsi nello spazio quando i movimenti di due corpi sono legati da rapporti precisi tra i rispettivi periodi.

Sappiamo che essendo Chariklo di forma irregolare, il suo campo gravitazionale non perfettamente uniforme può esercitare perturbazioni periodiche sulle particelle degli anelli.

Uno studio pubblicato nel marzo 2026 su Astronomy & Astrophysics dagli astronomi Heikki Salo e Bruno Sicardy ha mostrato, attraverso simulazioni numeriche, che questa risonanza può contribuire a concentrare le particelle entro una regione relativamente stretta, contrastando la naturale tendenza degli anelli ad allargarsi.

Questa potrebbe essere la spiegazione al fatto che nel tempo gli anelli rimangano sottili.

Tuttavia, le stesse simulazioni dicono che la risonanza può provocare, nel lungo periodo, una lenta migrazione delle particelle verso l'esterno.

Per arrestare tale processo potrebbe intervenire un altro protagonista: un piccolo satellite pastore.

I “pastori” sono delle lune la cui attrazione gravitazionale contribuisce a delimitare un anello, impedendo l'eccessivo allargamento, in analogia all'azione del pastore che impedisce al gregge di disperdersi. Basterebbe una luna di circa 1 km di diametro a impedire la dispersione degli anelli. Tuttavia, è troppo piccola perché possa essere osservata con gli attuali telescopi.

Anelli eterni o strutture destinate a scomparire?

La domanda a cui gli astronomi vorrebbe rispondere è se questi anelli siano strutture eterne o transitorie che stiamo oggi osservando ma che in futuro scompariranno dopo essersi disperse nello spazio.

Le recenti osservazioni con il telescopio James Webb, quando confrontate con le precedenti effettuate con Hubble, hanno rilevato una variazione nell’opacità degli anelli. Questa potrebbe essere dovuta alla diversa lunghezza d’onda a cui osservano Hubble e James Webb. Nel caso in cui non si tratti di un effetto strumentale ma di un’evoluzione fisica, questa potrebbe suggerire che gli anelli siano strutture dinamiche nelle quali il materiale può essere redistribuito, perduto o eventualmente rifornito.

Un sistema di anelli potrebbe attraversare un ciclo evolutivo nel quale il materiale prodotto da una collisione viene inizialmente distribuito lungo le orbite, successivamente confinato dall'azione delle risonanze e infine disperso quando i meccanismi di stabilizzazione non riescono più a contrastarne l'evoluzione.

È uno scenario ancora da verificare.

Rimane quindi la domanda fondamentale: stiamo osservando sistemi sopravvissuti per tempi lunghissimi grazie a sofisticati equilibri gravitazionali, oppure strutture relativamente giovani e transitorie?