Per stupirsi non servono buchi neri o supernove: basta un “sasso” di 250 km con due anelli

Nell’osservazione dell’Universo ci si imbatte frequentemente in oggetti o fenomeni stupefacenti. Forma, colori, ma anche i meccanismi fisici che li generano sono motivo di stupore e meraviglia anche per gli scienziati.

Tuttavia, la bellezza non è necessariamente legata a intensità o dimensioni come per i buchi neri da miliardi di masse solari, le supernove o le stelle di neutroni e le collisioni cosmiche. La Natura riesce a stupirci anche con un “sasso”.

E’ il caso di Chariklo, un piccolo corpo roccioso del Sistema Solare grande appena un paio di centinaia di chilometri. Ciò che lo rende un meraviglioso gioiellino sono i due sottilissimi anelli che gli orbitano attorno. Nulla a che vedere con gli anelli di Saturno, eppure nel suo piccolo anche questo oggetto è una meraviglia della Natura.

Peraltro, il James Webb Space Telescope ha recentemente scoperto che quegli anelli non sono strutture permanenti, ma sembrano cambiare nel corso di pochi anni.

Un piccolo corpo che non avrebbe dovuto avere anelli

Chariklo è un piccolo asteroide che orbita attorno al Sole, 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. Ma Chariklo ha una peculiarità scoperta inaspettatamente nel 2013, durante un’occultazione stellare.

Nel Giugno del 2013 fu osservata l'occultazione di una stella da parte di Chariklo con un telescopio da Terra.

Immaginate la sorpresa e la meraviglia di Braga-Ribas e del suo gruppo di ricerca quando analizzando i dati raccolti invece dell'attesa eclissi ne trovarono 3: una più profonda preceduta e seguita da altre due meno profonde.

La spiegazione era straordinaria: Chariklo possedeva un sistema di 2 anelli distinti.

Come mostrato nella figura di sotto, si osserva che l’eclissi inizia con il transito dell’anello più esterno (chiamato C2R) e subito dopo dell’anello più interno (chiamato C1R). Dei due è quello interno ad essere più largo producendo un’eclissi secondaria più profonda del primo. Poi c'è il transito del corpo roccioso, che bloccando una maggiore frazione di flusso produce un’eclissi più profonda. Infine, avviene in sequenza il transito in uscita dell’anello C1R e C2R.

Fino ad allora sistemi di anelli erano noti soprattutto attorno ai quattro pianeti giganti: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

Chariklo dimostrò invece che non solo i pianeti giganti, ma anche un corpo largo appena circa 250 chilometri può trattenere attorno a sé un sistema di anelli.

JWST aspetta che una stella passi dietro agli anelli

Una seconda occultazione stellare da parte di Chariklo è stata osservata circa 9 anni dopo, stavolta con il telescopio James Webb. Il 18 ottobre 2022, JWST ha osservato Chariklo mentre passava davanti alla stella Gaia DR3 6873519665992128512. In realtà, in questa circostanza la stella non fu occultata dall’asteroide ma solo dai suoi due anelli. Pertanto, sono state osservate solo le eclissi secondarie prodotte dai due anelli (si veda la figura di sotto)..

Naturalmente l’osservazione non è stata casuale, era stata pianificata appositamente per essere effettuata dal James Webb Space Telescope. Questa osservazione ha riservato una sorpresa. Dal confronto con le osservazioni precedenti si è visto che è cambiato il modo in cui gli anelli attenuano la luce.

L’anello interno C1R è diventato circa il 50% più opaco rispetto alle osservazioni precedenti. L’anello esterno C2R, al contrario, appare molto più debole, con un’opacità diminuita di circa il 60% rispetto al 2017.

In altre parole, mentre un anello sembra essersi infittito, l’altro sembra essersi diradato.

Un minuscolo laboratorio di dinamica planetaria

Il sistema di anelli di Chariklo invece di essere simile ad una versione in miniatura degli anelli di Saturno si sta rivelando invece dinamico e in continua evoluzione.

Quale potrebbero essere le cause di questa cambiata opacità?

Una possibilità è che l'anello interno ha acquistato materiale o gli urti interni, producendo numerosi frammenti piccoli, hanno aumento la superficie complessiva così da bloccare più efficacemente la luce della stella.

Nel caso dell’anello esterno, invece, la diminuzione dell’opacità potrebbe indicare una progressiva perdita o redistribuzione di materiale.

Tuttavia, non si esclude che questa variazione non sia effettiva ma un effetto strumentale. La spiegazione definitiva potrebbe essere una combinazione fra vera evoluzione temporale e dipendenza dalla lunghezza d’onda a cui vengono osservati.

Tornando alle meraviglie che ci riserva l’Universo, per scoprire qualcosa di nuovo e sorprendente non è sempre necessario osservare la nascita di un buco nero, l’esplosione di una supernova o una galassia distante miliardi di anni luce.

A volte basta aspettare che un piccolo corpo di 250 chilometri passi davanti a una stella per svelarne la sorprendente esistenza di un sistema di anelli.