Viaggio nel Sistema Solare

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1 Seconda Scuola Estiva di Astronomia Lecce 22 Luglio 2015 Viaggio nel Sistema Solare IL SISTEMA SOLARE Sistema costituito da una stella centrale (il Sole), da otto pianeti che le orbitano intorno, e da altri corpi minori. Vincenzo Orofino IL SISTEMA SOLARE Posizione nella Galassia I PIANETI (fino al 2006) Corpi posti in orbita intorno al Sole, aventi forma regolare e raggio maggiore di 1000 km (vecchia definizione). Numero di pianeti: 9 - Plutone incluso 1

2 I PIANETI (dopo il 2006) Si adotta una nuova definizione di pianeta (vedi in seguito). I CORPI MINORI X Numero di pianeti: 8 - Plutone classificato come planetoide Corpi (planetoidi, satelliti dei pianeti, asteroidi, comete e meteoroidi) di dimensioni minori rispetto a quelle dei pianeti. I CORPI MINORI Caratteristiche orbitali I PIANETI Caratteristiche orbitali Sono suddivisi in pianeti interni (terrestri) e pianeti esterni (giganti). Si raggruppano nella Fascia Principale (zona di separazione tra Sistema Solare interno ed esterno) e nella Fascia di Kuiper e Nube di Oort. 2

3 I PIANETI Caratteristiche orbitali I PIANETI Caratteristiche fisiche Bassa eccentricità (e << 1), a parte Mercurio (e 0.2) Quasi complanarità con l orbita terrestre, a parte Mercurio (i 7 ) Rotazione orbitale diretta (prograda), senza eccezioni, come molte comete e tutti gli asteroidi conosciuti. Tutti mostrano all osservazione telescopica dimensioni angolari finite. Tutti possiedono satelliti (eccetto Mercurio e Venere); alcuni hanno sistemi di anelli. Tutti sono dotati di atmosfera stabile (eccetto Mercurio). I pianeti terrestri (rocciosi, con pochi satelliti e privi di anelli) sono separati da quelli giganti (principalmente gassosi, con molti satelliti e dotati di anelli) dalla Fascia degli asteroidi. I PIANETI Caratteristiche fisiche Inclinazioni assiali NOTA: contrariamente alle aspettative, i pianeti terrestri hanno basse inclinazioni assiali 3

4 I PIANETI Diversità di Plutone per massa, dimensioni e periodo di rotazione assiale, rispetto ai pianeti esterni; per distanza dal Sole, densità, inclinazione assiale e numero di satelliti, rispetto ai pianeti interni; per tipo di atmosfera e per inclinazione ed eccentricità dell'orbita, rispetto a tutti i pianeti. Necessità di classificare Plutone (antico satellite di Nettuno?) come planetoide o pianeta nano. FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE La nebulosa originaria e le altre nebulose Oltre alle stelle, nella Galassia sono presenti nubi di gas e polvere dette nebulose. Il gas è composto da idrogeno (89%), elio (10%) ed altri elementi in tracce (carbonio, azoto, ossigeno). La polvere è costituita da piccole particelle (grani) composte da silicati e materiali carboniosi. M16 nella costellazione del Serpente M20 nella costellazione del Sagittario 4

5 FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE Il collasso della nebulosa originaria La densità della nube non è omogenea: a causa delle fluttuazioni casuali di densità, si creano addensamenti di materia che, per effetto della gravità, iniziano ad attrarre la materia circostante, accrescendosi rapidamente. In breve tempo la nube si disgrega in genere in tanti frammenti in contrazione. M16 nella costellazione del Serpente In uno di questi frammenti (nebulosa presolare) la materia cade verso l addensamento centrale da cui si forma il Sole. FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE Dal disco protoplanetario ai pianeti FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE 1) Collasso della nube presolare 2) Formazione del disco protoplanetario (con il protosole al centro) 3) Formazione dei planetesimi (per aggregazione dei grani di polvere) 4) Formazione degli embrioni planetari (per aggregazione dei planetesimi) 5) Formazione dei pianeti (per cattura dei planetesimi da parte degli embrioni). 5

6 FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE Migrazioni planetarie I CORPI MINORI: pianeti mai formati Circa 10 9 anni dopo la loro formazione Urano e Nettuno sono migrati verso l esterno e Nettuno ha superato Urano diventando il pianeta più esterno. I PIANETI NANI: i più grandi tra i corpi minori I CORPI MINORI E PIANETI NANI La Fascia Principale e la Fascia di Kuiper sono regioni dove la formazione planetaria si è arrestata prematuramente e da cui non ha avuto origine nessun pianeta. I pianeti nani sono i più grandi corpi minori presenti in queste fasce (pianeti mancati). 6

7 I CORPI MINORI E PIANETI NANI FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE Nuova definizione di pianeta (Risoluzione 5A dell Assemblea Generale IAU 2006) Si definisce pianeta un corpo che: a) orbita intorno al Sole; b) ha massa sufficiente per assumere una forma regolare (quasi sferica); c) ha ripulito da altri corpi le regioni limitrofe alla sua orbita. Si definisce pianeta nano o planetoide un corpo che soddisfa le condizioni (a) e (b) ma non la (c). Un pianeta nano è membro di una fascia di corpi da cui non si sono mai formati pianeti. ALTRI CORPI MINORI: i satelliti dei pianeti LA NEW HORIZONS E PLUTONE Vengono catalogati tra i corpi minori anche i satelliti, in quanto in orbita intorno a un corpo diverso dal Sole. La sonda New Horizons Plutone prima del fly-by 7

8 LA SUPERFICIE DI PLUTONE LA SUPERFICIE DI PLUTONE Sistema di grandi fratture crostali Crateri meteorici e terreno caotico LA SUPERFICIE DI PLUTONE LA SUPERFICIE DI PLUTONE Regione montuosa vicina a Sputnik Planum (h max = 3500 m) Attività geologica del pianeta (rappresentazione pittorica) 8

9 LA STRUTTURA DI PLUTONE I SATELLITI DI PLUTONE N 2, CH 4, CO H 2 O Silicati Orbite (1): Atmosfera (2): Crosta ghiacciata (3): Nucleo roccioso I SATELLITI DI PLUTONE LA DIVERSITA DI PLUTONE rispetto ai pianeti per massa (0.2 M T ), dimensioni (0.2 D T ) e periodo di rotazione assiale (6.4 gg), rispetto ai pianeti esterni; per distanza dal Sole (40 UA), densità (2 g/cm 3 ), inclinazione assiale (122.5 ) e numero di satelliti (5), rispetto ai pianeti interni; per tipo di atmosfera (N 2 + CH 4 ) e per inclinazione (17 ) ed eccentricità dell'orbita (0.25), rispetto a tutti i pianeti. Dimensioni ed aspetto Necessità di classificare Plutone come planetoide o pianeta nano ( Pluto) 9

10 Nuclei cometari: corpi minori del Sistema Solare formatisi nelle parti esterne di quest ultimo e costituiti da ghiacci e rocce. Asteroidi: corpi minori del Sistema Solare formatisi nelle parti interne di quest ultimo (tra Marte e Giove) e costituiti esclusivamente da materiale roccioso. Gaspra Eros Mathilde LE COMETE Struttura Dimensioni caratteristiche 10

11 LE COMETE Struttura: il nucleo Nucleo: solido e irregolare, costituisce la parte permanente di una cometa. LE COMETE Struttura: le code Code: flusso di gas e polvere che si allontanano dal nucleo. Il nucleo della cometa Halley: una mistura di ghiacci e materiale roccioso (Palla di neve sporca) Le due code della cometa Hale-Bopp Le code di polvere della cometa West La coda della cometa Ikeya - Zhang 11

12 LE COMETE Missione Rosetta Sonda lanciata nel 2004 verso la cometa Churyumov-Gerasimenko Aspetto di una cometa lungo la sua orbita La cometa Churyumov-Gerasimenko (67/P C-G) osservata da Terra La cometa 67/P C-G osservata da Rosetta 12

13 Fotomosaico ad alta risoluzione Ricostruzione 3D del nucleo della 67/P C-G Dimensioni del nucleo della 67/P C-G 13

14 Lo spettrometro ad immagine VIRTIS Confronto 14

15 The Solar System A Tour through our Solar System FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE Fasi iniziali: formazione del disco protoplanetario 15

16 FORMAZIONE DEL SISTEMA SOLARE Fasi intermedie e finali Orbita della cometa 67/P C-G Attuale distanza perielica dal Sole: 1.3 UA (2.7 UA fino al 1959) La cometa 67/P C-G osservata da Rosetta Getti dalla cometa 67/P C-G 31 Gennaio 25 Marzo

17 Messaggere di sventura: rischi reali? Impatti meteoritici sulla Terra: il Meteor Crater in Arizona Possibili impatti con la Terra? L evento Tunguska 7:17 30/6/1908 Messaggere della vita: comete portatrici di acqua sulla Terra? Possibili impatti con la Terra 17

18 Messaggere della vita: comete portatrici di amminoacidi 2009 : Scoperta della glicina nella Wild 2 Messaggere della vita: comete portatrici di acqua sulla Terra? Per Halley, Hyakutake, Hale-Bopp, Tuttle, C/2002 T7 (dalla Nube di Oort): Per [n(d)/n(h)] Halley. Hyakutake COMETA 2 [n(d)/n(h)], Hale-Bopp TERRA, Tuttle, C/2002 T7(dalla Nube di Oort): [n(d)/n (H)] COMETA 2 [n(d)/n (H)] TERRA Per Hartley 2 (dalla Fascia di Kuiper): [n(d)/n(h)] COMETA [n(d)/n(h)] TERRA Per Hartley 2 (dalla Fascia Esterna di Kuiper): [n(d)/n (H)] COMETA [n(d)/n(h)] TERRA [n(d)/n(h)] COMETA 3 [n(d)/n(h)] TERRA (ROSINA) Per Churyumov-Gerasimenko (dalla Fascia di Kuiper): Conclusione: Conclusione: Comete Non tutte come le comete la Hartley della Fascia 2 possono di Kuiper aver sono portato state l acqua portatrici di contenuta acqua sulla negli Terra. oceani terrestri Eventi del 12 Novembre 2014 Eventi del 12 Novembre 2014 Philae fotografa il suo obiettivo (da un altezza di 3 km) PHILAE X Sito d atterraggio previsto Ore 8.35 GMT: il lander Philae si stacca dalla nave-madre (a 22 km dal nucleo). 18

19 Eventi del 12 Novembre 2014 Eventi del 12 Novembre 2014 Ore GMT: il travagliato accometaggio Scenario di atterraggio previsto Eventi del 12 Novembre 2014 Eventi del 12 Novembre 2014 Prima immagine di Philae dal nucleo Filae fotografato dalla nave-madre 19