Le ultime scoperte dell’Osservatorio Astronomico della Valle d’Aosta

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Utilizzando il Telescopio Principale da 81 cm di apertura, i ricercatori dell’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta (OAVdA) hanno osservato il pianeta nano Haumea a oltre 7 miliardi e mezzo di km di distanza, circa 50 volte più lontano della Terra dal Sole, scoprendo che è più grande e meno denso di quanto si ritenesse finora. Il risultato costringerà gli astronomi a formulare nuove ipotesi su struttura e composizione del corpo celeste, nonché sui processi coinvolti nella formazione degli oggetti del Sistema Solare. 

L’indagine astronomica è stata compiuta all’interno di una collaborazione che ha coinvolto diversi osservatori astronomici in Europa, coordinata dall’Instituto de Astrofísica de Andalucía del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), il maggior istituto spagnolo dedicato alla ricerca scientifica.

La collaborazione ha scoperto che il sistema di Haumea è decisamente complesso, possedendo anche un anello, mai rivelato prima, oltre ai due satelliti già noti, Hiʻiaka e Namaka. Lo studio compare sul numero di giovedì 12 ottobre 2017 della rivista britannica Nature, insieme alla statunitense Science la pubblicazione scientifica più influente al mondo. La sua missione è comunicare ricerche che apportino “progressi significativi nelle diverse discipline della scienza” . Per realizzare la ricerca, l’istituto valdostano ha ricevuto anche un contributo dalla Fondazione CRT di Torino.

“La Fondazione CRT da oltre 25 anni è motore dello sviluppo del Piemonte e della Valle d’Aosta, attraverso le risorse e i progetti destinati alla cultura, all’arte, al welfare, alla formazione, alla ricerca scientifica”, afferma il Presidente della Fondazione CRT Giovanni Quaglia. “Grazie al sostegno decennale all’attività di ricerca dell’Osservatorio Astronomico della Regione Autonoma Valle d’Aosta, in particolare allo studio sul pianeta nano Haumea, possiamo dire di aver contribuito a questo importante traguardo: la pubblicazione sulla prestigiosa rivista Nature non è solo un successo per l’Osservatorio Astronomico a Saint-Barthélemy, ma anche per il nostro territorio, che torna a collocarsi al centro dell’Europa e del mondo”. 

“Se dovessi scegliere un aggettivo per descrivere questa ricerca, non potrebbe che essere: spaziale!”, commenta con soddisfazione Jean Marc Christille, nominato un anno fa direttore della Fondazione Clément Fillietroz-ONLUS, che gestisce l’OAVdA e il Planetario di Lignan. “Siamo partner e capofila di collaborazioni nazionali e internazionali, i nostri lavori sono apparsi sulle più importanti riviste scientifiche del settore. Nature però tratta della scienza in generale, non solo di astronomia e astrofisica. Operiamo in un centro di ricerca relativamente giovane e piccolo: contribuire in modo determinante a un progetto così ambizioso e pubblicare il risultato sulla principale rivista scientifica è un ulteriore, grandissimo riconoscimento della professionalità e della qualità del nostro staff”. 

Spetta a Albino Carbognani, coordinatore delle operazioni scientifiche all’OAVdA e co-autore del lavoro scientifico pubblicato su Nature, illustrare in che cosa consiste e perché meriti una ribalta così importante. “Grazie a sofisticati calcoli di meccanica celeste, il gruppo di ricerca che fa capo a José Luis Ortiz, dell’Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC di Granada, in Spagna, ha previsto che nella notte tra venerdì 20 e sabato 21 gennaio 2017 il pianeta nano Haumea sarebbe passato davanti a una stella, invisibile ad occhio nudo, nella costellazione del Boote, nascondendone la luce per un tempo che, nella situazione più favorevole, arrivava a 113 secondi”, spiega Carbognani.

“Un’eclisse stellare di questo tipo, detta occultazione, permette di studiare le caratteristiche del corpo celeste vedendo le variazioni della luce della stella man mano che l’oggetto si frappone prospetticamente tra noi e la stella stessa. Haumea si trova ai confini del Sistema Solare, oltre l’orbita del pianeta Nettuno, e la sua esistenza è nota solo da una dozzina d’anni. Non era mai stata studiata in precedenza attraverso un’occultazione, quindi era un’occasione unica per conoscerlo meglio”. Ortiz ha lanciato un appello per costituire un gruppo di osservatori in Europa centrale, dove l’occultazione avrebbe potuto essere visibile.

L’OAVdA ha risposto positivamente. “Purtroppo la Valle d’Aosta è risultata appena fuori dall’ombra proiettata da Haumea verso la Terra, quindi non potevamo vedere l’occultazione”, continua Carbognani. Tutto vano dunque? “Tra gli osservatori coinvolti c’erano colleghi come gli astronomi dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), in particolare nella sede di Asiago dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, e anche astrofili, cioè non professionisti, come quelli dell’Osservatorio Astronomico di San Marcello Pistoiese, in Toscana. Questi ultimi erano favoriti dalla posizione geografica, ma hanno chiesto il nostro aiuto per l’analisi delle misure. Grazie alla nostra competenza, abbiamo trovato che avevano registrato l’occultazione e spedito i dati a Ortiz”. In totale il fenomeno è stato visto da 12 strumenti, posizionati in 10 siti differenti, dall’Italia centrale a Slovacchia e Repubblica Ceca. Al passaggio di Haumea, il calo di luce dalla stella è stato immediato e non graduale, dimostrando che non ha un’atmosfera come quella di Plutone. L’osservazione ha inoltre riservato un paio di sorprese, destinate a cambiare la visione degli studiosi su questo corpo celeste. 

“La collaborazione ha osservato intriganti attenuazioni nella luce della stella appena prima e appena dopo l’occultazione di Haumea”, spiega Carbognani. “I cali di luminosità, di breve durata e del tutto inattesi, sono imputabili a un anello di ghiacci e polveri opache che circonda il pianeta nano, distante dal suo centro circa 2.290 km e largo 70 km, quasi come la Valle d’Aosta da est a ovest”. Quindi Haumea è una specie di piccolo Saturno? “Esatto! È la prima volta che scopriamo un anello attorno a un oggetto transnettuniano, cioè che si trova oltre l’orbita di Nettuno. Il prof. Bruno Sicardy dell’Observatoire de Paris, in Francia, anch’egli leader della collaborazione europea, l’ha definita giustamente una première”. 

La scoperta dell’anello di Haumea diventa ancora più significativa alla luce di un altro risultato che vede protagonista proprio l’Osservatorio Astronomico valdostano, come sottolinea Carbognani: “Di nostra iniziativa, abbiamo studiato con il Telescopio Principale da 81 cm la curva di luce di Haumea. Con questa espressione intendiamo la variazione nella luce solare riflessa dal corpo man mano che ruota su se stesso, mentre orbita nello spazio. Siamo stati gli unici in tutta la collaborazione a compiere questa osservazione dopo l’occultazione”. Il pianeta nano ruota su se stesso in poco meno di 4 ore. Girando come una trottola impazzita, era già noto che non fosse rotondo, bensì avesse una forma allungata simile a quella di un pallone di rugby. “Le stime precedenti delle dimensioni di Haumea, pur realizzate con strumenti raffinati come Hubble Space Telescope, erano basate solo sull’emissione termica e la magnitudine. Integrando le misure compiute durante l’occultazione, comprese quelle da noi elaborate, con la curva di luce ottenuta in OAVdA, è stato possibile descrivere la forma tridimensionale di Haumea con maggior precisione”, racconta entusiasta Carbognani. “Questo ha permesso alla collaborazione di scoprire che l’asse maggiore di Haumea è almeno il 20% più grande di quanto sospettato, circa 2.320 km invece di 1.960 km: quasi come il famoso pianeta nano Plutone, che ha un diametro di 2.375 km, anche se è rotondo e non ovale. Gli altri due assi di Haumea si aggirano su 1.705 km e 1.025 km”. 

Le considerazioni sulle dimensioni e sulla forma di questo corpo celeste giustificano la pubblicazione su Nature. “La massa di Haumea è conosciuta grazie al moto dei suoi due satelliti. Il fatto che il pianeta nano sia più grande di quanto pensassimo implica che la sua densità media sia più bassa, attorno a 1,9 g/cm 3 invece di 2,6 g/cm 3 ”, conclude Albino Carbognani. “Un corpo con simili dimensioni e densità, che ruota così velocemente, non può possedere una struttura abbastanza omogenea, come invece si credeva per Haumea. Avrà al suo interno strati di differente composizione, oppure delle cavità? Perché la sua gravità gli permette di avere un anello, ma non un’atmosfera, come Plutone che ha dimensioni e densità paragonabili, ma non ha un anello? Come mai Haumea ruota più rapidamente di qualsiasi altro corpo nel Sistema Solare con dimensione superiore a 100 km? Non abbiamo ancora risposta a queste domande. Dopo il nostro studio, però, la comunità scientifica sa che deve porsele”. Il direttore Jean Marc Christille, anch’egli co-autore dell’articolo scientifico pubblicato su Nature, specifica che simili quesiti non riguardano solo quel mondo lontano: “Risolvere i misteri di Haumea non sarà semplice, ma è importante perché la posta in palio è la comprensione dei meccanismi che hanno portato alla nascita degli oggetti del Sistema Solare, compreso il nostro pianeta, la Terra”. Sembra particolarmente appropriato, quindi, che Haumea e i suoi satelliti portino i nomi di divinità protettrici della nascita e della fertilità venerate dalla popolazione nativa delle isole Hawai’i. 

L’ultima dichiarazione del direttore Christille riguarda chi ha reso possibile questa ricerca a Saint- Barthélemy: “Intendo ringraziare la Regione Autonoma Valle d’Aosta, il Comune di Nus e l’Unité des Communes valdôtaines Mont-Émilius per il sostegno che garantiscono alla Fondazione Clément Fillietroz-ONLUS in qualità di soci fondatori. Ringrazio la Fondazione CRT che ha contribuito a questa ricerca attraverso un’erogazione ordinaria per attività di Ricerca & Istruzione concessa nel 2016. Il Telescopio Principale è stato parzialmente rinnovato grazie ai fondi dello Shoemaker NEO Grant 2013 assegnati al ricercatore Albino Carbognani dalla statunitense The Planetary Society. Soprattutto, il pensiero corre al Prof. Enzo Bertolini, direttore del nostro istituto dal 2006 al 2016, scomparso quest’anno: è stato lui a insegnarci come fare ricerca scientifica di alto livello, è un dovere e un onore dedicare alla sua memoria questo brillante risultato”.