Il termine pianeta nano è stato buttato molto in giro negli ultimi anni. Come parte di una categorizzazione a tre vie dei corpi che orbitano intorno al Sole, il termine è stato adottato nel 2006 a causa della scoperta di oggetti oltre l’orbita di Nettuno che erano paragonabili per dimensioni a Plutone. Da allora, è stato usato per descrivere molti oggetti nel nostro sistema solare, rovesciando il vecchio sistema di classificazione che sosteneva che ci fossero nove pianeti.
Il termine ha anche portato alla sua giusta quota di confusione e controversia, con molti che mettono in discussione la sua precisione e applicabilità a corpi come Plutone. Tuttavia, la IAU riconosce attualmente cinque corpi all’interno del nostro sistema solare come pianeti nani, altri sei potrebbero essere riconosciuti nei prossimi anni, e ben 200 o più potrebbero esistere all’interno della distesa della Cintura di Kuiper.
Definizione:
Secondo la definizione adottata dalla IAU nel 2006, un pianeta nano è “un corpo celeste che orbita intorno ad una stella che è abbastanza massiccio da essere arrotondato dalla sua stessa gravità, ma che non ha liberato la regione circostante dai planetesimi e non è un satellite. Più esplicitamente, deve avere una massa sufficiente per superare la sua forza di compressione e raggiungere l’equilibrio idrostatico.”
In sostanza, il termine è destinato a designare qualsiasi oggetto di massa planetaria che non è né un pianeta né un satellite naturale che si adatta a due criteri fondamentali. Per prima cosa, deve essere in orbita diretta del Sole e non essere una luna intorno ad un altro corpo. In secondo luogo, deve essere abbastanza massiccio da essere diventato di forma sferica sotto la sua stessa gravità. E, a differenza di un pianeta, non deve aver liberato il quartiere intorno alla sua orbita.
Dimensione e massa:
Perché un corpo possa diventare rotondo, deve essere sufficientemente massiccio, al punto che la sua stessa gravità sia la forza dominante che lo influenza. Qui, la pressione interna creata da questa massa farebbe sì che una superficie raggiunga la plasticità, permettendo alle alte quote di affondare e agli avvallamenti di riempirsi. Questo non si verifica con i corpi più piccoli che hanno meno di qualche km di diametro (come gli asteroidi), che sono dominati da forze esterne alla loro stessa forza di gravità e tendono a mantenere forme irregolari.
Invece, i corpi che misurano pochi chilometri di diametro – dove la loro gravità è più significativa ma non dominante – tendono ad essere sferoidali o “a forma di patata”. Più grande è il corpo, più alta è la sua pressione interna, finché la pressione è sufficiente a superare la sua forza di compressione interna e raggiunge l’equilibrio idrostatico. A questo punto, un corpo è il più rotondo possibile, data la sua rotazione e gli effetti di marea. Questo è il limite che definisce un pianeta nano.
Tuttavia, la rotazione può anche influenzare la forma di un pianeta nano. Se il corpo non ruota, sarà una sfera. Ma più velocemente ruota, più diventa oblato o addirittura scaleno. L’esempio estremo di questo è Haumea, che è due volte più lungo lungo il suo asse maggiore che ai poli. Le forze di marea fanno anche sì che la rotazione di un corpo diventi gradualmente bloccata dal punto di vista delle maree, in modo tale che esso presenti sempre la stessa faccia al suo compagno. Un esempio estremo di questo è il sistema Plutone-Charon, dove entrambi i corpi sono bloccati tidalmente l’uno all’altro.
I limiti superiore e inferiore delle dimensioni e della massa dei pianeti nani non sono stati specificati dalla IAU. E mentre il limite inferiore è definito come il raggiungimento di una forma di equilibrio idrostatico, la dimensione o la massa a cui un oggetto raggiunge questa forma dipende dalla sua composizione e dalla sua storia termica.
Per esempio, corpi fatti di silicati rigidi (come gli asteroidi rocciosi) dovrebbero raggiungere l’equilibrio idrostatico ad un diametro di circa 600 km e una massa di 3,4×1020 kg. Per un corpo fatto di ghiaccio d’acqua meno rigido, il limite sarebbe più vicino a 320 km e 1019 kg. Di conseguenza, attualmente non esiste uno standard specifico per definire un pianeta nano in base alle sue dimensioni o alla sua massa, ma è invece più generalmente definito in base alla sua forma.
Dominanza orbitale:
In aggiunta all’equilibrio idrostatico, molti astronomi hanno insistito che una distinzione tra pianeti e pianeti nani sia fatta in base all’incapacità di questi ultimi di “pulire il quartiere intorno alle loro orbite”. In breve, i pianeti sono in grado di rimuovere i corpi più piccoli vicino alle loro orbite per collisione, cattura o disturbo gravitazionale (o stabilire risonanze orbitali che impediscono le collisioni), mentre i pianeti nani non hanno la massa necessaria per farlo.
Per calcolare la probabilità che un pianeta liberi la sua orbita, gli scienziati planetari Alan Stern e Harold F. Levison (il primo dei quali è il ricercatore principale della missione New Horizons su Plutone e il capo scienziato di Moon Express) hanno introdotto un parametro che hanno chiamato ? (lambda).
Questo parametro esprime la probabilità che un incontro risulti in una data deviazione dell’orbita di un oggetto. Il valore di questo parametro nel modello di Stern è proporzionale al quadrato della massa e inversamente proporzionale al periodo, e può essere usato per stimare la capacità di un corpo di liberare il quartiere della sua orbita.
Gli astronomi come Steven Soter, lo scienziato in residenza alla NYU e un ricercatore associato al Museo americano di storia naturale, hanno sostenuto l’uso di questo parametro per differenziare tra pianeti e pianeti nani. Soter ha anche proposto un parametro a cui si riferisce come discriminante planetario – designato come µ (mu) – che è calcolato dividendo la massa del corpo per la massa totale degli altri oggetti che condividono la sua orbita.
Pianeti nani riconosciuti e possibili:
Attualmente ci sono cinque pianeti nani: Plutone, Eris, Makemake, Haumea e Cerere. Solo Cerere e Plutone sono stati osservati abbastanza da rientrare indiscutibilmente nella categoria. La IAU ha deciso che gli oggetti trans-nettuniani senza nome (TNOs) con una magnitudine assoluta più luminosa di +1 (e un diametro minimo matematicamente delimitato di 838 km) devono essere nominati come pianeti nani.
Possibili candidati che sono attualmente in esame includono Orcus, 2002 MS4, Salacia, Quaoar, 2007 OR10, e Sedna. Tutti questi oggetti si trovano nella Fascia di Kuiper o nel Disco Sparso; con l’eccezione di Sedna, che è un oggetto staccato – una classe speciale che si applica ai TNO dinamici nel sistema solare esterno.
È possibile che ci siano altri 40 oggetti conosciuti nel sistema solare che potrebbero essere giustamente classificati come pianeti nani. Si stima che si possano trovare fino a 200 pianeti nani quando si esplora l’intera regione nota come fascia di Kuiper, e che il numero possa superare i 10.000 quando si considerano oggetti sparsi al di fuori della fascia di Kuiper.
Contenuto:
Nel periodo immediatamente successivo alla decisione dell’IAU sulla definizione di pianeta, alcuni scienziati hanno espresso il loro disaccordo con la risoluzione dell’IAU. Mike Brown (il leader del team Caltech che ha scoperto Eris) è d’accordo con la riduzione del numero di pianeti a otto. Tuttavia, astronomi come Alan Stern hanno espresso critiche sulla definizione della IAU.
Stern ha sostenuto che proprio come Plutone, la Terra, Marte, Giove e Nettuno non hanno completamente liberato le loro zone orbitali. La Terra orbita intorno al Sole con 10.000 asteroidi vicini alla Terra, il che, secondo Stern, contraddice l’idea che abbia liberato la sua orbita. Giove, nel frattempo, è accompagnato da ben 100.000 asteroidi troiani sul suo percorso orbitale.
Quindi, nel 2011, Stern si riferiva ancora a Plutone come un pianeta e accettava altri pianeti nani come Cerere ed Eris, così come le lune più grandi, come ulteriori pianeti. Tuttavia, altri astronomi hanno contrastato questa opinione dicendo che, lungi dal non aver liberato le loro orbite, i pianeti maggiori controllano completamente le orbite degli altri corpi all’interno della loro zona orbitale.
Un altro punto di contesa è l’applicazione di questa nuova definizione ai pianeti fuori dal sistema solare. Le tecniche per identificare gli oggetti extrasolari generalmente non possono determinare se un oggetto ha “liberato la sua orbita”, se non indirettamente. Di conseguenza, una definizione “di lavoro” separata per i pianeti extrasolari è stata stabilita dalla IAU nel 2001 e include il criterio che, “La massa/dimensione minima richiesta per un oggetto extrasolare per essere considerato un pianeta dovrebbe essere la stessa utilizzata nel sistema solare.”
Oltre al contenuto della decisione della IAU, c’è anche la controversia che circonda il processo decisionale stesso. Essenzialmente, il voto finale ha coinvolto una percentuale relativamente piccola dell’Assemblea Generale della IAU – 425 su 9000, o meno del 5%. Questo è dovuto in parte alla tempistica del voto, che è avvenuto l’ultimo giorno dell’evento di dieci giorni, quando molti membri erano già andati via.
Tuttavia, i sostenitori della decisione sottolineano che un campionamento di 400 rappresentanti su una popolazione di 9.000 statisticamente produce un risultato con buona precisione. Ergo, anche se solo il 4-5% dei membri ha votato a favore della riclassificazione di Plutone, il fatto che la maggioranza di detti membri era d’accordo potrebbe essere preso come un campione dell’opinione della IAU nel suo complesso.
C’è anche la questione dei molti astronomi che non hanno potuto partecipare alla conferenza o che hanno scelto di non fare il viaggio a Praga. L’astronoma Marla Geha ha anche chiarito che non tutti i membri dell’Unione erano necessari per votare sulla questione della classificazione, e che solo quelli il cui lavoro è direttamente legato agli studi planetari dovevano essere coinvolti.
Infine, la NASA ha annunciato che userà le nuove linee guida stabilite dalla IAU, il che costituisce un avallo o almeno l’accettazione della posizione della IAU. Tuttavia, la controversia che circonda la decisione del 2006 non è affatto finita, e possiamo aspettarci ulteriori sviluppi su questo fronte man mano che altri “pianeti nani” vengono trovati e designati.
Comprendere cosa sia un pianeta nano secondo la IAU è abbastanza facile, ma far rientrare il sistema solare in un sistema di classificazione a tre livelli si rivelerà sempre più difficile man mano che la nostra comprensione dell’universo aumenta e siamo in grado di vedere sempre più lontano nello spazio.
Abbiamo scritto molti articoli sui pianeti nani per Universo Oggi. Qui ce n’è uno sui pianeti nani, e qui uno sul perché Plutone non è più un pianeta.
Astronomy Cast ha anche un episodio tutto sui pianeti nani. Ascolta qui, Episodio 194: Pianeti Nani.
Per maggiori informazioni, controlla la Panoramica del sistema solare della NASA: Dwarf Planets, la Solar System Exploration Guide on Dwarf Planets, e la pagina Dwarf Planet di Mike Brown.
Qui c’è la lista di tutti i pianeti nani conosciuti e delle loro lune. Speriamo che troviate quello che state cercando:
Pianeti nani riconosciuti:
- Ceres
- Plutone
- Charon
- Hydra
- Nix
- Haumea
- Makemake
- Eris
- Dysnomia
Pianeti nani possibili:
- Orcus
- Quaoar
- 2007 OR10
- Sedna