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Le quattro piccole lune di Plutone potrebbero non essere nate contemporaneamente al loro fratello maggiore, Caronte., Mentre studi precedenti prevedevano che tutti e cinque i satelliti naturali sorsero da Plutone dopo che un impatto gigante si schiantò sul pianeta nano, una nuova ricerca suggerisce che una seconda collisione successiva avrebbe potuto formare i satelliti più piccoli.

La ricerca, condotta da Benjamin Bromley (Università dello Utah) e Scott Kenyon (Center for Astrophysics, Harvard& Smithsonian), appare nell’August Astronomical Journal (preprint completo qui).

Fare Lune

Caronte è stato avvistato per la prima volta nel 1978., La luna è così grande rispetto al suo pianeta che il centro di gravità della coppia è al di fuori di Plutone, portando molti a riferirsi ai due come un sistema binario. Le quattro lune più piccole del sistema — Styx, Nix, Kerebos e Hydra — non furono scoperte fino al 2006, dopo che la missione New Horizons della NASA aveva già iniziato il suo viaggio decennale verso il sistema solare esterno.

Già nel 1980, i ricercatori avevano suggerito che Caronte si è riunito dopo un oggetto fracassato in Plutone. Altre simulazioni hanno suggerito che le quattro lune più piccole potrebbero essere detriti dallo stesso impatto. Ma ci sono stati alcuni problemi con quest’ultimo scenario.,

“Se le piccole lune si formassero con Plutone e Caronte, allora avrebbero difficoltà a sopravvivere alle mutevoli sollecitazioni gravitazionali mentre Plutone e Caronte si stabilivano dalla loro origine drammatica”, spiega Bromley. Le forti interazioni di marea della coppia li hanno lentamente allontanati dopo la loro formazione e hanno circolarizzato le loro orbite. “L’impatto di questa danza verso l’esterno — e la sua spinta gravitazionale e tira — avrebbe eliminato la regione in cui alcune delle lune sono oggi”, aggiunge Bromley.,

Il membro del team di New Horizons Mark Showalter, che ha guidato la campagna di osservazione che ha scoperto due delle lune ma non è stato coinvolto nello studio attuale, lo ha detto in termini semplici: “È difficile ottenere il materiale lì ed è difficile tenerlo lì.”

Spronato in parte dalle nuove osservazioni, Bromley decise di esplorare se i quattro satelliti avrebbero potuto essere nati in un secondo smashup., Lavorando con Kenyon, Bromley scoprì che un impattore di almeno 1018 chilogrammi, circa 1.000 volte meno massiccio di Plutone o Caronte, avrebbe potuto scolpire le quattro lune dalla superficie di uno dei mondi binari.

“Questa sembra una soluzione elegante ai problemi con i modelli precedenti”, afferma Showalter.

“Una soluzione elegante”

Per molti anni, i due mondi strettamente orbitanti apparvero come un unico oggetto, fino a quando l’astronomo James Christy si rese conto che Plutone appariva allungato in alcune immagini — e che l’allungamento cambiava direzione durante il periodo di rotazione di Plutone.,

Plutone e Caronte hanno all’incirca le stesse dimensioni sia in raggio che in massa, ma quando New Horizons è volato nel 2015, ha rivelato che i due mondi sono molto diversi. Mentre Plutone è ricoperto di ghiaccio metano, Caronte è per lo più roccia, con solo una macchia di ghiaccio rosso sulla sua superficie. Parti di Plutone avevano pochi crateri, suggerendo che la sua superficie continua ad evolversi molto tempo dopo che gli scienziati pensavano che sarebbe andato a dormire. Caronte, d’altra parte, vanta un paesaggio pieno di crateri probabilmente vecchio come il sistema solare stesso.,

New Horizons ha anche intravisto brevemente le quattro minuscole lune, rivelando i loro rapidi giri e gli insoliti orientamenti a punta.

Incuriositi, Bromley e Kenyon decisero di riesaminare il modello classico che richiedeva che tutte e cinque le lune si formassero dallo stesso impatto. La nascita delle piccole lune richiede un impatto che espellerebbe almeno 1018 chilogrammi di materiale da Caronte (simile alla massa del dispositivo di simulazione stesso), sebbene le incertezze sulla composizione del dispositivo di simulazione e di Caronte influenzino la precisione della stima., I ricercatori hanno cercato di determinare quanto grande sarebbe un tale oggetto.

Riavvolgere il sistema solare a 4,5 miliardi di anni dal suo inizio è un processo complesso; un singolo cambiamento può portare a scenari completamente nuovi. Quindi i ricercatori si affidano alla probabilità per capire cosa probabilmente è successo.

“È tutta una questione di probabilità di un impatto, che non sono grandi per cominciare”, dice Bromley. Questo perché gli oggetti più piccoli superano i loro fratelli più grandi nella fascia di Kuiper., I ricercatori hanno anche dovuto calcolare quale corpo è stato colpito, Caronte o Plutone. La dimensione più grande di Plutone significa che è un obiettivo più probabile della sua luna, ma la sua dimensione più grande richiede un KBO più grande per ritagliarsi la giusta quantità di materiale.

I ricercatori hanno scoperto che un colpo diretto da un oggetto di 50 chilometri (30 miglia) era lo scenario più probabile, anche se un proiettile ben mirato di 30 chilometri avrebbe potuto espellere abbastanza materiale per costruire le lune se avesse colpito Caronte giusto.,

Alla ricerca di segni di un antico impatto

Ma se un massiccio KBO si fosse scontrato molto tempo fa con rocky Caronte, avrebbe lasciato un segno? I ricercatori la pensano così. Bromley dice che lui e Kenyon avevano trovato un potenziale candidato, il cratere Dorothy di 240 km di diametro. Anche se l’oggetto che formò Dorothy sarebbe stato probabilmente troppo piccolo, solo 20 km di diametro, la mancanza di conoscenza dell’interno di Caronte significa che potrebbe essere stato più grande e non può essere completamente contato.,

Tuttavia, Showalter è un po ‘ scettico sul fatto che la superficie di Caronte mostri segni di un tale impatto. “Il modello prevede che ci sia stato uno, e solo uno, impatto in Caronte che era abbastanza grande da formare le piccole lune”, dice. Si sarebbe quindi aspettato che ci fosse un singolo cratere eccezionalmente grande su Caronte, ma nessuno si distingue., “È un po’ difficile dire che la superficie di Caronte fornisca davvero prove dirette a sostegno di questo modello”, afferma Showalter. “Ancora, non possiamo escluderlo.”

Un’altra preoccupazione che Showalter solleva è che due grandi oggetti avrebbero dovuto scontrarsi con il sistema di Plutone, uno per formare Caronte e il secondo per creare le altre lune — uno scenario improbabile. “Come dice il proverbio, il fulmine non colpisce due volte nello stesso posto”, dice. Tuttavia, aggiunge, ” in realtà, a volte lo fa.,”

Bromley e Kenyon hanno in programma di continuare le loro indagini, e Showalter troppo dice, ” C’è ancora più lavoro da fare.”