Come ho ucciso Plutone: Mike Brown Understand article

Tradotto da Francesca Festi. Cambiare il mondo sarebbe già straordinario. Mike Brown ha cambiato il Sistema Solare. Eleanor Hayes ce lo spiega.

Pluto
© Calvin J Hamilton
(www.solarviews.com)

Fino al 2006, molti non astronomi probabilmente pensavano che al giorno d’oggi il Sistema Solare non si potesse cambiare e fosse incontestabile. Fino a quando non si è deciso che Plutone non sarebbe più stato un pianeta. Incontriamo Mike Brown, il quale, senza volerlo, ha deciso il destino di Plutone e cambiato le nostre conoscenze su cosa sia – e non sia – un pianeta.

La storia ha avuto inizio nel lontano diciannovesimo secolo, con la ricerca del Pianeta X, ovvero il nono del Sistema Solare. Nel 1846, gli astronomi avevano visto che l’orbita di Urano attorno al Sole era disturbata da qualcosa; si scoprì che questo “qualcosa” era un pianeta gigante gassoso: Nettuno. Quando sembrò (non era corretto) che l’orbita di Nettuno fosse a sua volta disturbata, gli astronomi ipotizzarono l’esistenza di un altro pianeta gigante, ancora più lontano dal Sole: il Pianeta X.

Per essere un così grande pianeta, il Pianeta X si rivelò difficile da trovare. Quando poi Clyde Tombaugh lo trovò nel 1930, fu chiaro il perché. Chiamato Plutone, secondo il suggerimento di una studentessa di 11 anni, il pianeta da poco scoperto era di piccole dimensioni, con un diametro corrispondente solo a tre quarti di quello della nostra Luna. Come dice Mike Brown, professore di astronomia planetaria al California Institute of Technology (Caltech)w1, USA, “Sembra che la maggior parte delle persone pensi che Plutone sia un corpo abbastanza grande nel Sistema Solare – è spesso dipinto come se avesse dimensioni simili a quelle di Mercurio. Ma non è corretto!”

Il Sistema Solare, prima del 2006, approssimativamente in scala. Da sinistra a destra: Sole, Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone. Cliccare sull’immagine per ingrandirla
© Calvin J Hamilton (www.solarviews.com)

Sebbene nel 1930, si credesse che Plutone fosse più grande e più massiccio di quanto realmente sia, anche in seguito, gli astronomi riconobbero che la sua orbita era strana. Gli altri pianeti viaggiano attorno al Sole in orbite circolari, le loro orbite formano un disco piatto. L’orbita di Plutone, al contrario, si allunga e si inclina di 20° rispetto al disco dell’orbita degli altri pianeti. Fin da quando è stato scoperto, “Plutone era visto come un bizzarro pianeta alla fine del Sistema Solare”, dice Mike.

Neptune
© Calvin J Hamilton
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Circa 60 anni dopo, tuttavia, “Plutone iniziò improvvisamente a prendere senso, perché con lo sviluppo delle macchine fotografiche digitali e di telescopi più grandi, gli astronomi trovarono più facilmente corpi che si trovano all’esterno del Sistema Solare, oltre Nettuno.” Il primo di questi corpi fu trovato nel 1992, e nel giro di dieci anni se ne contarono in tutto 500 – tutti scoperti nello stesso modo con cui Clyde Tombaugh trovò Plutone – ovvero scattando ripetute fotografie e andando in cerca di movimenti. Questo gruppo di corpi oltre Nettuno è ora conosciuto come Fascia di Kuiper. Tutti avevano orbite simili a quella di Plutone – allungata e inclinata – e anche se nel 2002 Plutone era ancora molto più grande di tutti questi corpi, “era chiaro che Plutone era parte della Fascia di Kuiper invece che del sistema planetario, ma molte persone si ostinarono a chiamarlo pianeta.”

Plutone sarebbe potuto rimanere un pianeta, se se non fosse stato per una notte fastidiosamente nuvolosa nel Dicembre del 1999. Incapace di usare il telescopio, Mike dice a un collega, “Credo ci sia un altro pianeta laggiù, oltre Plutone.” Aveva notato che i piccoli corpi della Fascia di Kuiper erano stati scoperti con ricerche molto precise e mirate. Credeva che se solo gli astronomi avessero potuto trovare un modo per guardare il cielo intero, avrebbero trovato qualcosa più grande di Plutone.

“Feci una scommessa con lei: in cinque anni, qualcuno avrebbe trovato un pianeta oltre Nettuno. Ero convinto che qualcuno lo avrebbe trovato, ma soprattutto, ero convinto che sarei stato io!”

Determinato a vincere questa scommessa, Mike unì la miglior combinazione di telescopio e macchina fotografica per monitorare il cielo intero. “Gli astronomi, effettivamente, non erano stati molto abili a coprire grandi zone di cielo nei precedenti 50-60 anni. Clyde Tombaugh aveva usato piastre fotografiche attaccate a un telescopio ma nei tardi anni 1990, gli astronomi usavano macchine fotografiche digitali, che erano molto più sensibili ma non adatte all’osservazione di vaste fasce celesti.”

Una fotocamera digitale non potrebbe coprire molto cielo, ma 112 macchine fotografiche digitali unite diedero a Mike la più grande macchina fotografica del mondo in quel periodo. La unì al telescopio a campo-largo all’Osservatorio Palomar al Caltech, in California, e – con un collegamento in microonde – riuscì a lavorare roboticamente dal suo computer. Quel cavo è una delle parti dell’attrezzatura che Mike preferisce. “In quei dieci anni ho lavorato a quel telescopio quasi ogni notte – non sono mai dovuto andare a Palomar – che sarebbe un viaggio di tre ore da casa mia. Invece, ho potuto fare tutte le cose che fanno le persone normali come sposarsi e avere figli. ”

Notte dopo notte, Mike e i suoi colleghi Chad Trujillo e David Rabinowitz avrebbero puntato il telescopio in un piccolo pezzo di cielo e scattato tre fotografie nel corso di tre ore. Una banca di computer avrebbe poi confrontato le immagini, per verificare se qualcosa si stava muovendo. “Il computer va bene, ma i tuoi occhi riescono meglio a eliminare mentalmente il rumore di fondo– i piccoli segnali che la macchina fotografica produce. Ogni mattina, il computer aveva evidenziato cento o duecento potenziali oggetti in movimento, e io scorrevo le immagini, cercando quelli che si erano davvero mossi.”

“Si può dire molto riguardo un oggetto da queste immagini. Nel Sistema Solare tutto si sta muovendo – si può dire che sia nel Sistema Solare proprio per il fatto che si muove, ma si può anche dire quanto sia lontano grazie alla sua velocità. Gli oggetti a noi più vicini si muovono più velocemente. Si può anche dire quanto siano grandi dalla loro luminosità; essi brillano solo grazie alla luce solare riflessa, quindi, più luce riflettono, più devono essere grandi.”

“E’ entusiasmante andare al lavoro ogni mattina pensando ‘Stamattina, potresti vedere qualcosa che si muove nel cielo e potresti essere il primo uomo ad averlo mai visto.’ Rese la camminata verso l’ufficio, il sedersi e guardare quelle centinaia di cose la parte migliore della mia giornata.”

Le immagini che hanno
portato Mike Brown alla
scoperta di un nuovo
potenziale pianeta. Clicca
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Immagine gentilmente
concessa da Mike Brown

“Quindi capirete la mia reazione quando, il 5 Gennaio 2005, mentre stavo guardando alcune immagini, mi imbattei in questa.” A differenza di circa altri 60 oggetti che Mike e i suoi colleghi avevano precedentemente trovato, questo si muoveva molto lentamente, ciò significava che era davvero molto distante. “Era ben oltre alla Fascia di Kuiper, più distante di qualsiasi altro corpo che avessimo mai visto prima ed era anche l’oggetto più luminoso che avessimo scoperto. Questa combinazione ci disse immediatamente che questo oggetto doveva essere molto, molto grande.”

“Sapevamo che all’incirca aveva le dimensioni di Plutone e, se ricordate la scommessa che avevo fatto nel Dicembre 1999, quello era il nostro criterio di pianeta. Quindi avevo vinto la scommessa, a parte il fatto che era il 5 Gennaio 2005 e la scommessa era valida entro il 31 Dicembre 2004. Fortunatamente, la mia amica mi diede cinque giorni in più.”

E per quanto riguarda la sua orbita? L’oggetto aveva un’orbita circolare come i pianeti dotati di grande massa? O aveva un’orbita allungata e inclinata come Plutone e i corpi della Fascia di Kuiper? Fortunatamente, nei decenni, gli astronomi avevano scattato numerose fotografie del cielo. Riguardando quei dati dal 1950, Mike Brown e i suoi colleghi furono in grado di stabilire l’orbita: era ancora più allungata di quella del piccolo Plutone, e inclinata di 45° rispetto alle orbite degli otto grandi pianeti del Sistema Solare.

Poi essi si posero di nuovo il problema delle dimensioni. Il fatto che brillasse – riflettendo molta luce solare – suggeriva che fosse grande. “Ma ci sono due tipi di corpi che possono riflettere molta luce solare: quelli grandi ricoperti di terra o quelli più piccoli e coperti da neve o ghiaccio, e riflettono la stessa quantità di luce solare.” Per decidere quale dei due casi si trattasse, Mike e i suoi colleghi usarono il Telescopio Spaziale Hubble. Il risultato fu una grande sorpresa: l’oggetto che avevano appena scoperto aveva all’incirca le dimensioni di Plutone. In che modo, dunque, poteva brillare così tanto?

Rappresentazione di Eris, il nuovo pianeta nano, con il Sole a sinistra, fatta da un artista
Immagine gentilmente concessa da NASA / JPL-Caltech

Capirono che probabilmente era una questione di atmosfera. “Plutone ha un’atmosfera quando è più vicino al Sole; probabilmente anche il nostro oggetto ne aveva una ma ora è così lontano dal Sole che l’atmosfera è congelata sulla superficie. Pensammo che probabilmente si trattava di azoto, come l’atmosfera di Plutone e la nostra, ed è congelata in un sottile strato, formato da oggetti incredibilmente riflettenti. Accadrebbe lo stesso alla Terra, se la si spostasse così lantana dal Sole – solo che noi avremmo uno strato di azoto di 10 metri, invece che di 0,5 millimetri.”

Allora qual è l’importanza della scoperta di questo “nuovo” corpo? In un certo senso, dice Mike, nessuna. “E’ ancora lo stesso Sistema Solare, solo con un po’ di rumore in più al margine.” Ma questo ha portato il dibattito su Plutone a un punto critico: se il nuovo corpo scoperto fosse classificato come pianeta, dove si traccerebbe il confine?

Dopo una lunga e agitata discussione, il 24 Agosto 2006, l’Unione Astronomica Internazionale (IAU) decise di ridurre a otto il numero di pianeti: Mercurio, Venere, Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Plutone, Cerere (in precedenza conosciuto come asteroide) e il nuovo corpo scoperto furono riclassificati come pianeti nani (vedi la tabella).

I tre corpi classificati come pianeti nani nel 2006: Plutone, Cerere e il nuovo oggetto di Mike Brown, inizialmente noto come 2003 UB313.
L’immagine di Plutone è stata presa da una mappa creata da una serie di foto di Hubble. L’immagine di 2003 UB313 è stata fatta da un artista e l’immagine di Cerere è del telescopio spaziale Hubble

© Calvin J Hamilton (www.solarviews.com)
Rappresentazione di Eris, il
nuovo pianeta nano, con il
Sole a sinistra, fatta da un
artista

Immagine gentilmente
concessa da ESO / L Calçada

Mike crede che la decisione sia stata quella corretta – e non è nemmeno troppo deluso della perdita del suo pianeta. “Il mio obiettivo iniziale, nel 1999, era quello di trovare il decimo pianeta, ma penso che far apprezzare al mondo il nuovo Sistema Solare sia ancora meglio. Il Sistema Solare è un luogo bellissimo e profondo ed è reso più ricco dalla comprensione che gli otto pianeti sono la base grazie alla quale innumerevoli piccoli corpi continuamente ruotano.”

Un’altra conseguenza delle classificazione finale fu che Mike e i suoi colleghi finalmente poterono dare un nome all’oggetto che avevano trovato. Appropriatamente, “l’abbiamo chiamato Eris, dalla dea greca della discordia e dei conflitti”

 

La storia continua

Ancora oggi, la storia non è giunta a termine. Fino all’inizio del 2011, spiega Mike, “Avrei detto che la composizione di Eris fosse più o meno come quella di Plutone, con un nucleo di roccia e un grande mantello di ghiaccio all’esterno. Come la Terra, che ha un nucleo di ferro e un mantello di roccia.” La recente ricercaw2 (Sicardy et al., 2011), comunque, ha fatto sì che gli astronomi rivedessero la loro posizione. Ora sanno che sebbene Eris sia di piccole dimensioni – circa le stesse di Plutone – ha una massa superiore del 27%. Come lo spiegano? “Plutone ed Eris sono molto più diversi di quanto credessi. Eris è quasi completamente roccioso, con solo un sottile strato di ghiaccio attorno. E appena all’esterno, come l’acqua sulla Terra, ha gas ghiacciati – metano e probabilmente azoto e anidride carbonica.”


 

Riclassificare il Sistema Solare

Il 24 Agosto 2006, a Praga, in Repubblica Ceca, l’assemblea generale dell’IAU decise che i pianeti e gli altri corpi nel nostro Sistema Solare, eccetto i satelliti, dovrebbero essere definiti in tre diverse categorie.

  1. Un pianeta è un corpo celeste che (a) è in orbita attorno al Sole, (b) ha una massa sufficiente affinché la sua stessa forza di gravità possa vincere le forze dei corpi rigidi in modo tale da permettergli di assumere una forma di equilibrio idrostatico (quasi sferica), e (c) la zona circostante alla sua orbita è libera.
  2. Un pianeta nano è un corpo celeste che (a) orbita attorno al Sole, (b) ha una massa sufficiente affinché la sua stessa forza di gravità possa vincere le forze dei corpi rigidi in modo tale da permettergli di assumere (all’incirca) una forma di equilibrio idrostatico (quasi sferica),(c) la zona circostante alla sua orbita non è libera e (d) non è un satellite.
  3. Tutti gli altri oggetti, eccetto i satelliti, che orbitano attorno al Sole andrebbero definiti collettivamente come piccoli corpi del Sistema Solare.

Fonte: www.iau.org/public_press/news/detail/iau0603

 


 

Ringraziamenti

Questo articolo è basato sulla conferenza tenuta dal Professor Brown, come parte delle conferenzew3, astronomiche della Silicon Valley, col permesso del Professor Brown e della Società Astronomica del Pacifico.

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References

  • Sicardy B (2011) A Pluto-like radius and a high albedo for the dwarf planet Eris from an occultation. Nature 478: 493-496: doi: 10.1038/nature10550

Web References

  • w1 – Per saperne di più sul lavoro di Mike Brown, visita la sua pagina web dell’università: www.gps.caltech.edu/~mbrown
  • w2 – Per saperne di più riguardo le recenti misurazioni di Eris, guarda il comunicato stampa dell’ESO: www.eso.org/public/news/eso1142
  • w3 – La conferenza di Mike Brown e molte altre conferenze di astronomia alla Silicon Valley possono essere ascoltate, scaricando o iscrivendosi al podcast attraverso il sito internet della Società Astronomica del Pacifico: www.astrosociety.org/education/podcast

Resources

  • Tutta la storia del coinvolgimento di Mike Brown nella caduta di Plutone può essere trovata in questo libto
    • Brown M (2010) How I Killed Pluto and Why it Had it Coming. New York, NY, USA: Spiegel & Grau. ISBN: 978-0385531085

  • E’ improbabile che tu scopra un nuovo pianeta, ma per scoprire come trovare asteroidi in classe, vedi:

Author(s)

La Dottoressa Eleanor Hayes è il capo-redattore di Science in School. Ha studiato zoologia all’Università di Oxford, UK, e ha concluso un Dottorato di Ricerca sull’ecologia degli insetti. Ha poi lavorato per un periodo nell’amministrazione dell’università prima di trasferirsi in Germania e iniziare a scrivere pubblicazioni scientifiche, inizialmente per una compagnia bioinformatica, e poi per una società specializzata. Nel 2005, si è trasferita al Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare per dar vita a Science in School.


Review

La storia descrive il lavoro del Professor Mike Brown, la sua ricerca del decimo pianeta del nostro Sistema Solare – e l’inaspettato risultato. E’ basata su una conferenza tenuta dal Professor Brown, quindi lo stile è informale, come in una entusiasmante storia di avventura.

L’articolo può esse utile per lezioni di fisica, astrofisica o geografia, ma anche per biologia e addirittura storia. Ogni insegnante può trovare il modo di usare l’articolo per far risvegliare l’interesse per la scienza – anche gli insegnanti che hanno poche conoscenze di fisica.


Gerd Vogt,Scuola Superiore di Secondo grado di Ambiente ed Economia, Yspertal, Austria




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CC-BY-NC-ND