La missione Lucy della Nasa, che verrà lanciata nel 2021, effettuerà la prima ricognizione di sei troiani di Giove. In questa rappresentazione artistica (non in scala), Lucy sta sorvolando Eurybates, uno dei sei troiani oggetto di studio. Crediti: Southwest Research Institute
È noto che i giganti gassosi orbitanti attorno ad altre stelle si trovano spesso molto vicino al loro sole. Secondo una teoria accreditata, questi pianeti gassosi si formarono più lontano e solo successivamente migrarono verso un’orbita più vicina alla loro stella.
Un team di ricercatori guidato da Simona Pirani – laurea alla Sapienza, oggi dottoranda in astronomia all’Università di Lund – si è servito di avanzate simulazioni al computer per saperne di più su questa presunta migrazione di Giove attraverso il nostro Sistema solare, avvenuta circa 4.5 miliardi di anni fa. A quel tempo, Giove si era appena formato, così come gli altri pianeti del Sistema solare, a partire dalla polvere cosmica che circondava il nostro giovane Sole. All’epoca, il gigante gassoso non era più grande del nostro pianeta e i risultati dello studio mostrano che si trovava quattro volte più lontano dal Sole di quanto non lo sia ora.
«Questa è la prima volta che abbiamo la prova che Giove si sia formato molto lontano dal Sole e successivamente sia migrato nella sua orbita attuale», spiega Pirani, prima autrice dello studio in uscita su Astronomy & Astrophysics. «Abbiamo trovato prove della migrazione negli asteroidi troiani in orbita vicino a Giove».
Questi troiani consistono di due gruppi di migliaia di asteroidi che si trovano pressoché alla stessa distanza dal Sole a cui si trova Giove, orbitanti rispettivamente davanti e dietro al gigante gassoso. Precisamente, i due gruppi si trovano nei punti lagrangiani d’equilibrio stabile L4 e L5 del sistema Giove-Sole. Questi punti precedono (L4) e seguono (L5) l’orbita di Giove di 60 gradi. Curiosamente, è stato riscontrato che ci sono circa il 50 per cento in più di troiani davanti a Giove rispetto a quanti ce ne siano dietro.
Rappresentazione dei punti Lagrangiani del sistema Sole-Giove: gli asteroidi troiani si trovano in L4 e L5
«L’asimmetria è sempre stata un mistero nel Sistema solare», dice uno dei coautori dello studio, Anders Johansen dell’Università di Lund. Ed è proprio questa asimmetria nel numero degli asteroidi ad aver rappresentato la chiave di volta per la comprensione della migrazione di Giove. In effetti, la comunità scientifica non era mai stata in grado di spiegare perché i due gruppi di asteroidi non contenessero lo stesso numero di asteroidi. Pirani e colleghi hanno ora identificato la ragione di questa asimmetria ricreando il corso degli eventi dalla formazione di Giove, riproducendo il modo in cui il pianeta ha gradualmente attratto i suoi asteroidi troiani.
Grazie a complesse simulazioni al computer, i ricercatori hanno calcolato che l’attuale asimmetria potrebbe essersi verificata assumendo che Giove si sia formato quattro volte più lontano di quanto sia ora, nel Sistema solare, e solo successivamente sia migrato nella sua posizione attuale. Durante il suo viaggio verso il Sole, la gravità di Giove ha attirato più troiani davanti a sé, rispetto a quanti ne abbia attirati dietro.
Secondo i calcoli, la migrazione di Giove andò avanti per circa 700mila anni, in un periodo di circa 2-3 milioni di anni dalla formazione del corpo celeste. Il viaggio verso l’interno del Sistema solare ha seguito un percorso a spirale, nel quale Giove ha continuato a girare intorno al Sole, lungo un percorso sempre più stretto. Alla base della migrazione si ritiene ci sia la forza gravitazionale esercitata dai gas circostanti, presenti nel Sistema solare.
«Questi risultati sono particolarmente interessanti se li confrontiamo con le recenti immagini di dischi circumstellari abitati da giovani pianeti giganti regalateci da Alma», osserva un altro dei coautori dello studio, Diego Turrini dell’Inaf Iaps di Roma. «Le osservazioni di questi dischi mostrano pianeti giganti molto più lontani dalla stella di quanto non ci aspettassimo sulla base dei modelli teorici sviluppati studiando il Sistema solare. L’asimmetria dei troiani di Giove e il suo legame con la migrazione del pianeta, invece, ci rivelano come anche nel Sistema solare questi pianeti si siano formati a una distanza maggiore dal Sole di quanto pensassimo, svelando una somiglianza nascosta tra sistemi planetari di stelle diverse».
Le simulazioni mostrano che gli asteroidi troiani sono stati attratti quando Giove era un giovane pianeta senza atmosfera gassosa, il che significa che questi asteroidi sono probabilmente costituiti da blocchi simili a quelli che formano il nucleo di Giove.
Nel 2021 verrà lanciata Lucy, una missione spaziale della Nasa dedicata all’esplorazione di 6 asteroidi troiani di Giove. Anders Johansen è convinto che potremo imparare moltissimo sul nucleo e sulla formazione di Giove dallo studio dei troiani, e Lucy si occuperà proprio di questo, fra il 2025 e il 2033.
Gli autori dello studio suggeriscono inoltre che anche Saturno, Urano e Nettuno potrebbero essere migrati in modo del tutto simile a Giove.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo “The consequences of planetary migration on the minor bodies of the early Solar System” di Simona Pirani, Anders Johansen, Bertram Bitsch, Alexander J. Mustill e Diego Turrini