Possibili pianeti nani del sistema solare
Il numero di pianeti nani nel sistema solare è sconosciuto. Ne sono stati stimati fino a 200 nella fascia di Kuiper[1] e oltre Template:M nella regione al di là di questa fascia.[2] Tuttavia, in considerazione delle densità sorprendentemente basse di molti candidati pianeti nani, è stato suggerito che i numeri potrebbero essere molto inferiori (ad esempio al massimo 10 tra i corpi conosciuti finora).[3]
L'Unione Astronomica Internazionale (IAU) ne rileva cinque in particolare: Cerere nel sistema solare interno e quattro nella regione transnettuniana: Plutone, Eris, Haumea e Makemake, gli ultimi due dei quali sono stati accettati come pianeti nani per scopi di denominazione. In un rapporto annuale del 2022-2023 l'UAI ha annoverato anche Quaoar in tale categoria.[4]
Procedure di denominazione IAU
Nel 2006, nel promulgare una nuova definizione di pianeta, l'Unione Astronomica Internazionale ha introdotto la classe dei pianeti nani, indicando Plutone come prototipo di questa nuova categoria di oggetti.[5] Nello stesso anno, anche Cerere ed Eris furono inclusi nella categoria dei pianeti nani e chiamati a rappresentarne le caratteristiche.[6]
Nel 2008, infine, l'IAU ha introdotto la categoria dei plutoidi per i pianeti nani orbitanti oltre l'orbita di Nettuno. Inoltre, modificò le procedure di denominazione in modo tale che gli oggetti che potessero essere considerati con maggiore probabilità dei pianeti nani, ricevessero un trattamento diverso rispetto ad altri. Nello specifico, fu stabilito che gli oggetti che abbiano una magnitudine assoluta (H) inferiore a +1 (e quindi un diametro minimo di Template:Converti se l'albedo fosse inferiore a 1),[7] sono supervisionati da due comitati di denominazione, uno per i pianeti minori e uno per i pianeti.[8] Una volta ricevuto il nome, tali oggetti vengono dichiarati pianeti nani, ma se analisi successive portassero alla conclusione che il corpo non ha raggiunto l'equilibrio idrostatico, verrebbe automaticamente declassato tra gli asteroidi.[8]
Makemake e Haumea sono gli unici oggetti ad aver attraversato l'iter di denominazione partendo come presunti pianeti nani; non ci sono altri corpi che soddisfano il criterio della magnitudine assoluta. Di conseguenza, tutti gli altri corpi che potenzialmente potranno rivelarsi in futuro dei pianeti nani, sono stati denominati dal comitato per la denominazione dei pianeti minori.
Valori limite
Oltre a orbitare direttamente intorno al Sole, la caratteristica qualificante di un pianeta nano è che possieda "una massa sufficiente da permettere alla sua forza di gravità di superare le forze di coesione del corpo rigido in modo da assumere una forma corrispondente al suo equilibrio idrostatico (quasi sferica)".[9][10]
Le attuali osservazioni sono generalmente insufficienti per determinare direttamente se un corpo soddisfi questa definizione. Spesso l'unico indizio per gli oggetti transnettuniani (TNO) è una stima approssimativa dei loro diametri e albedo. Alcuni grandi satelliti ghiacciati dei giganti gassosi del sistema solare, dal diametro prossimo ai Template:M, si sono rivelati non essere in equilibrio, mentre oggetti particolarmente scuri del sistema solare esterno potrebbero avere densità così basse da non essere nemmeno corpi pienamente solidi.
Cerere, che ha una quantità significativa di ghiaccio nella sua composizione, è l'unico pianeta nano confermato nella fascia degli asteroidi, sebbene possa esserlo anche Igea.[11][12] Vesta, il secondo asteroide più massiccio e di composizione basaltica, sembra avere un interno pienamente differenziato ed è stato quindi in equilibrio idrostatico ad un certo punto della sua storia, ma non lo è più oggi.[13] Il terzo oggetto più massiccio della fascia principale, Pallade, ha una superficie alquanto irregolare e si ritiene che abbia la parte interna solo parzialmente differenziata; rispetto a Cerere, avrebbe inoltre un minore contenuto di ghiaccio. Michael Brown ha stimato che, poiché gli oggetti rocciosi come Vesta sono più rigidi di quelli ghiacciati, i corpi rocciosi di diametro inferiore a Template:M potrebbero non essere in equilibrio idrostatico e quindi non essere dei pianeti nani.[1][14]
Sulla base di un confronto con le lune ghiacciate dei giganti gassosi del sistema solare visitate da veicoli spaziali (come Mimas, circa Template:M di diametro, e Proteo, irregolare sui Template:M di diametro), Brown stimò nel 2008 che un corpo ghiacciato collassi raggiungendo l'equilibrio idrostatico a un diametro compreso tra 200 e Template:M.[1] Successivamente, tuttavia, una migliore determinazione delle loro forme ha evidenziato che Mimas e le altre lune ellissoidali di medie dimensioni di Saturno fino almeno a Giapeto (che ha le dimensioni approssimative di Haumea e Makemake) non sarebbero in condizioni di equilibrio idrostatico, nonostante il loro contenuto di ghiaccio dovrebbe essere anche maggiore rispetto agli oggetti transnettuniani. I corpi indicati hanno forme che si sono cristallizzate al tempo del loro congelamento e che non corrispondono alla forma che avrebbero se fossero in equilibrio alle loro attuali velocità di rotazione.[15] Così Cerere, a Template:M di diametro, è il corpo più piccolo per il quale le misurazioni gravitazionali indicano sia stato conservato l'equilibrio idrostatico.[16] Oggetti molto più grandi, come la Luna, non sono vicini all'equilibrio idrostatico oggi,[17][18][19] sebbene la Luna sia composta principalmente da roccia silicea (in contrasto con la maggior parte dei pianeti nani candidati, che sono costituiti da ghiaccio e roccia). Le lune di Saturno potrebbero essere state soggette a una storia termica che avrebbe prodotto forme simili all'equilibrio idrostatico in corpi troppo piccoli perché la sola gravità potesse farlo. Pertanto, al momento non è noto se gli oggetti transnettuniani più piccoli di Plutone ed Eris siano in equilibrio idrostatico.[3]
La maggior parte dei TNO di medie dimensioni, fino a circa Template:M di diametro, hanno densità significativamente inferiori (~Template:M) rispetto a corpi più grandi come Plutone (Template:M). Brown aveva ipotizzato che ciò fosse dovuto alla loro composizione, cioè che fossero quasi interamente ghiacciati. Tuttavia, Grundy et al.[3] sottolineano che non esiste un meccanismo noto o un percorso evolutivo che faccia sì che i corpi di medie dimensioni siano composti da solo ghiaccio, mentre sia gli oggetti più grandi che quelli più piccoli siano parzialmente rocciosi. Nello loro studio hanno dimostrato che alle temperature prevalenti della fascia di Kuiper, l'acqua ghiacciata è abbastanza resistente da supportare cavità interne (interstizi) in oggetti di queste dimensioni e hanno concluso che i TNO di medie dimensioni hanno densità basse per la stessa ragione degli oggetti più piccoli: perché non si sono compattati per gravità in oggetti completamente solidi. Secondo Grundy è dunque improbabile che il tipico TNO dal diametro medio inferiore a Template:M sia un pianeta nano (a meno che non venga individuato un qualche altro meccanismo che fornisca una spiegazione per la formazione, a tali distanze dal Sole, di oggetti composti da solo ghiaccio).
La valutazione di Tancredi
Nel 2010, l'astronomo uruguayano Gonzalo Tancredi ha presentato alla IAU un rapporto in cui valutava un elenco di 46 candidati per lo stato di pianeta nano, basato sull'analisi curva di luce-ampiezza e calcolando che l'oggetto avesse più di Template:Converti di diametro. Alcuni diametri erano stati misurati, alcuni erano le migliori stime disponibili e per altri è stata utilizzata un'albedo presunta di 0,10 per il calcolo del diametro. Di questi 46 candidati, ne ha identificato 15 come pianeti nani in base ai suoi criteri (inclusi i 4 accettati dalla IAU), mentre ne ha considerati altri 9 come possibili. Per essere cauto, consigliò alla IAU di accettare "ufficialmente" come pianeti nani i primi tre non ancora accettati: Sedna, Orco e Quaoar. Sebbene l'IAU avesse reso pubbliche le raccomandazioni di Tancredi, a distanza di un decennio non ha ancora dato una risposta definitiva.
La valutazione di Brown
| Categorie di Brown | Min. ø | Numero di oggetti |
|---|---|---|
| quasi certezza | Template:M | 10 |
| molto verosimile | Template:M | 17 (27 totale) |
| verosimile | Template:M | 41 (68 totale) |
| probabile | Template:M | 62 (130 totale) |
| possibile | Template:M | 611 (741 totale) |
| Fonte: Mike Brown, aggiornato al 22 ottobre 2020.[20] | ||
Mike Brown considera 130 corpi transnettuniani come probabili pianeti nani, classificandoli in base alla dimensione stimata. Non considera gli asteroidi, affermando che "nella cintura degli asteroidi, Cerere, con un diametro di Template:M, è l'unico oggetto abbastanza grande da essere rotondo."[20]
Ha suddiviso la terminologia per i vari gradi di probabilità in:
- Quasi certezza: il diametro stimato/misurato deve superare i Template:Converti. Ci deve essere una confidenza sufficiente per affermare che i corpi devono essere in equilibrio idrostatico, anche se prevalentemente rocciosi. 10 oggetti al 2020.
- Molto verosimile: diametro stimato/misurato superiore a Template:Converti. Le dimensioni dovrebbero essere "enormemente sbagliate" o dovrebbero essere prevalentemente rocciosi per non essere pianeti nani. 17 oggetti al 2020.
- Verosimile: diametro stimato/misurato superiore a Template:Converti. Le incertezze nelle misurazioni significano che alcune di queste saranno significativamente più piccole e quindi dubbie. 41 oggetti al 2020.
- Probabile: diametro stimato/misurato superiore a Template:Converti. Ci si aspetta che siano pianeti nani, se sono ghiacciati e la forma è corretta. 62 oggetti al 2020.
- Possibile: diametro stimato/misurato superiore a Template:Converti. Le lune ghiacciate passano da una forma rotonda a una irregolare nell'intervallo di Template:M, suggerendo che la stessa cosa valga per gli oggetti nella fascia di Kuiper (KBO). Pertanto, alcuni di questi oggetti potrebbero essere pianeti nani. 611 oggetti al 2020.
- Probabilmente no: diametro stimato/misurato inferiore a Template:M. Nessuna luna ghiacciata sotto i Template:M è rotonda e lo stesso può essere vero per i KBO. La dimensione stimata di questi oggetti dovrebbe essere errata affinché siano pianeti nani.
Oltre ai cinque accettati dalla IAU, la categoria "quasi certezza" comprende Gonggong, Quaoar, Sedna, Orco, Template:DPL e Salacia.
La valutazione di Grundy et al
Grundy et al. propongono che gli TNO scuri a bassa densità nella gamma di diametro di circa Template:M siano di transizione tra corpi più piccoli, porosi (e quindi a bassa densità) e corpi planetari più grandi, più densi, più luminosi e geologicamente differenziati (come i pianeti nani). I corpi in questo intervallo di dimensioni dovrebbero aver iniziato a collassare gli spazi interstiziali rimasti dalla loro formazione, ma non completamente, lasciando una certa porosità residua.[3]
Molti TNO nella gamma di dimensioni di circa Template:M hanno densità stranamente basse, nell'intervallo di circa Template:M, che sono sostanzialmente inferiori ai pianeti nani come Plutone, Eris e Cerere, che hanno densità più vicine a 2. Brown ha suggerito che i grandi corpi a bassa densità dovessero essere composti quasi interamente da acqua ghiacciata, poiché presumeva che i corpi di queste dimensioni sarebbero necessariamente solidi. Tuttavia, questo lascia inspiegabile il motivo per cui esistono TNO con diametro maggiore di Template:M e inferiore a Template:M, e in effetti le comete, che sono composte da una frazione sostanziale di roccia, lasciano che solo questa gamma di dimensioni sia principalmente ghiacciata.
Esperimenti con ghiaccio d'acqua alle pressioni e temperature pertinenti suggeriscono potrebbe avanzare una sostanziale porosità in questo intervallo di dimensioni ed è possibile che l'aggiunta di roccia alla miscela aumenti ulteriormente la resistenza al collasso di un corpo solido. I corpi con porosità interna residuata dalla loro formazione potrebbero essere differenziati al più solo parzialmente, nella loro parte interna più profonda. Se un corpo avesse cominciato a collassare in un corpo solido, dovrebbero esserci prove sotto forma di sistemi di faglie da quando la sua superficie si è contratta. Anche l'albedo superiore dei corpi più grandi è la prova di una differenziazione completa, poiché tali corpi sono stati presumibilmente modellati dalla riemersione del ghiaccio dal loro interno. Grundy et al.[3] propone quindi che medie dimensioni (Template:M), bassa densità (Template:M) e albedo bassa (<~0,2) di corpi come Salacia, Varda, Gǃkúnǁʼhòmdímà e Template:DPL non li rendano corpi planetari differenziati come Orco, Quaoar e Caronte. Il confine tra le due popolazioni sembrerebbe essere nel range di circa Template:M.
Se le ipotesi di Grundy et al.[3] sono corrette, tra i corpi conosciuti nel sistema solare esterno solo Plutone-Caronte, Eris, Haumea, Gonggong, Makemake, Quaoar, Orco, Sedna e forse Salacia (che se fosse sferico e avesse la stessa albedo della sua luna avrebbe una densità compresa tra 1,4 e Template:M, calcolato pochi mesi dopo la valutazione iniziale di Grundy et al, sebbene sia probabile che abbia un'albedo di solo 0,04)[21] si sono compattati in corpi completamente solidi, e quindi è possibile che siano diventati pianeti nani ad un certo punto del loro passato o esserlo ancora.
I pianeti nani più probabili
Le valutazioni della IAU, Tancredi et al., Brown e Grundy et al. per la dozzina di pianeti nani potenziali più grandi sono riassunte come segue. Per l'IAU, i criteri di accettazione erano a scopo di denominazione. Molti di questi oggetti non erano stati ancora scoperti quando Tancredi et al. hanno effettuato la loro analisi. L'unico criterio di Brown è il diametro; ne accetta molti altri come altamente probabili essere pianeti nani (vedi sotto). Grundy et al. non ha determinato quali corpi fossero pianeti nani, ma piuttosto quali non potevano esserlo. Un segno rosso 
indica oggetti troppo scuri o non abbastanza densi per essere corpi solidi, un punto interrogativo i corpi più piccoli coerenti con l'essere differenziati (la questione dell'equilibrio corrente non è stata affrontata).
Giapeto, la luna terrestre e Febe sono inclusi per confronto, poiché nessuno di questi oggetti è oggi in equilibrio idrostatico. Sono inclusi anche Tritone (che si è formato come un TNO ed è probabilmente ancora in equilibrio) e Caronte.
| Designazione | Diametro medio misurato (km) | DensitàTemplate:Piccolo | Albedo | Per IAU | Per Tancredi et al. [22] |
Per Brown[23] | Per Grundy et al.[3][21] |
Categoria |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Luna
|
Template:M | Template:M | 0,136 | (non più in equilibrio idrostatico)[24][25] | (luna della Terra) | |||
| Tritone | Template:M | Template:M | 0,76 | (probabilmente in equilibrio idrostatico)[26] | (luna di Nettuno) | |||
| Plutone | Template:M | Template:M | Template:M | 
|
|
|
Plutino | |
| Eris | Template:M | Template:M | 0,96 |
|
|
|
SDO | |
| Haumea | Template:M | Template:M | 0,51 | Template:Piccolo |
|
|
cubewano | |
| Giapeto
|
Template:M | Template:M | Template:M | (non più in equilibrio idrostatico)[27] | (luna di Saturno) | |||
| Makemake | Template:M | Template:M | 0,81 | Template:Piccolo |
|
|
cubewano | |
| Gonggong | Template:M | Template:M | 0,14 | NA |
|
|
TNO 3:10 | |
| Caronte | Template:M | Template:M | Template:M | (probabilmente in equilibrio idrostatico)[28] | (luna di Plutone) | |||
| Quaoar | Template:M | Template:M | 0,11 |
|
|
|
cubewano | |
| Sedna | Template:M | ? | 0,32 |
|
|
|
staccato | |
| Cerere | Template:M | Template:M | 0,09 |
|
(vicino all'equilibrio idrostatico)[29] | asteroide | ||
| Orco | Template:M | Template:M | 0,23 |
|
|
|
TNO 2:3 | |
| Salacia | Template:M | Template:M | 0,04 |
|
|
|
cubewano | |
| Template:DPL | Template:M | ? | 0,10 | NA |
|
|
cubewano | |
| Template:DPL | Template:M | ? | 0,11 |
|
|
|
cubewano | |
| Varda | Template:M | Template:M | 0,10 |
|
|
|
TNO 4:7 | |
| Template:DPL | Template:M | ? | 0,17 | NA |
|
|
SDO | |
| Template:DPL | Template:M | Template:M? | 0,10 |
|
|
|
TNO 2:3 | |
| Febe
|
Template:M | Template:M | Template:M | (non più in equilibrio idrostatico)[30] | (luna di Saturno) | |||
I candidati di maggiori dimensioni
I seguenti oggetti transnettuniani hanno un diametro stimato di almeno Template:Converti e così sono considerati pianeti nani "probabili" dalla valutazione di Brown. Non tutti i corpi che si stima abbiano queste dimensioni sono inclusi. L'elenco è complicato da corpi come 47171 Lempo che inizialmente erano considerati grandi oggetti singoli ma in seguito scoperti come sistemi binari o tripli di corpi più piccoli.[31] Il pianeta nano Cerere viene aggiunto per confronto. Le spiegazioni e le fonti per le masse e i diametri misurati possono essere trovate negli articoli corrispondenti collegati nella colonna "Designazione" della tabella.
La colonna Diametro migliore utilizza un diametro misurato, se presente, altrimenti utilizza il diametro presunto dell'albedo di Brown. Se Brown non elenca il corpo, la dimensione viene calcolata da una presunta albedo del 9% per Johnston.[32]
Note
Annotazioni
- ↑ Il diametro misurato, oppure il diametro stimato da Brown, oppure il diametro calcolato da H presupponendo un'albedo del 9%.
- ↑ Questa è la massa totale del sistema (incluse le lune), tranne Plutone e Cerere.
- ↑ L'albedo viene calcolata in base alla magnitudine assoluta rilevata e il diametro misurato con la formula:
- ↑ I diametri con il testo in rosso indicano che il bot di Brown li ha derivati dall'albedo euristicamente previsto.
Fonti
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita news
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
- ↑ 8,0 8,1 Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
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- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita libro
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ 20,0 20,1 20,2 Template:Cita web
- ↑ 21,0 21,1 Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita pubblicazione
- ↑ Template:Cita libro
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita web
- ↑ Template:Cita pubblicazione
Voci correlate
Collegamenti esterni
- Motore di ricerca database NASA JPL Small-Body
- I TNO sono interessanti database pubblici, incl. diametri e albedos misurati da Herschel e Spitzer fino ad oggi, Herschel OT KP "I TNO sono fantastici: un'indagine sulla regione transnettuniana"
- Quanti pianeti nani ci sono nel sistema solare esterno? (aggiornamenti quotidiani) (Mike Brown)
- Dettagli sui calcoli delle dimensioni del pianeta nano (Mike Brown)
- Quali sono i nani nel sistema solare? Tancredi, G .; Favre, S. Icarus, volume 195, numero 2, pag. 851–862.