Per Saturno 62 lune in più in un colpo solo

Quando la scoperta è anche una questione di tecnica

Una splendida immagine di Saturno e del suo sistema di anelli ripresi dalla sonda Cassini (PIA 21345), ormai vent'anni fa. Tutte le nuove lune sono molto distanti dal pianeta. (Nasa)

Negli ultimi anni abbiamo assistito al continuo avvicendamento al vertice della classifica tra Saturno e Giove per numero di lune. Quest’ultimo, come in una gara sportiva, sembrava ormai ben distanziato, ma il suo record è durato giusto alcuni mesi. Infatti, una ricerca mirata ha portato all’annuncio di ben 62 nuove lune di Saturno in un colpo solo!

Un gruppo guidato da Edward Ashton, un giovane borsista presso l’Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics di Taiwan, ha utilizzato una specifica tecnica d’imaging per identificare un corposo numero di candidati nuovi satelliti. La principale difficoltà è infatti nella bassissima luminosità di quelli più piccoli, altrimenti invisibili nel fondo cielo. Come ben sanno gli astrofotografi, per raggiungere magnitudini molto deboli è necessario eseguire lunghe esposizioni sui soggetti delle osservazioni. Nel caso delle lune planetarie, la difficoltà è ancora maggiore perché esse, orbitando intorno ai pianeti, si spostano durante l’esposizione, rischiando di perdersi nel fondo di rumore strumentale.

Una speciale tecnica

C’è comunque la possibilità per rimediare al problema utilizzando una procedura concettualmente semplice: riprendere lunghe serie d’immagini abbastanza brevi da impedire ai potenziali satelliti di produrre delle tracce, calcolare le possibili posizioni dei nuovi oggetti e impilarle. In questo modo possiamo ottenere un migliore rapporto segnale/rumore delle candidate lune che appariranno come oggetti puntiformi in mezzo alle tracce prodotte dalle stelle.

Questa è una tecnica ben nota agli astrofili che si occupano di astrofotografia di asteroidi e comete per avere l’oggetto fermo rispetto alle stelle di sfondo. Tale metodo era stato utilizzato per cercare lune intorno a Urano e Nettuno ma non ancora per Saturno. Il team ha processato dati specificamente acquisiti dal Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) tra il 2019 e il 2021 con sessioni di 3 ore. Sin dalle prime osservazioni, erano emersi vari candidati poi seguiti durante le osservazioni successive.

La mappa mostra i campi sondati a est e ovest di Saturno alla ricerca di seboli satelliti facendo uso della tecnica descritta. [Tratto da Edward Ashton et al 2021, Planet. Sci. J. 2 158]

Le prime scoperte

Il primo ottimo risultato è stato conseguito con la scoperta del satellite S/2019 S1, annunciato nel 2021 [E. Ashton et al 2021 Planet. Sci. J. 2 158]. Questo oggetto è una luna irregolare di magnitudine 25!  Le osservazioni condotte nell’arco di 2 anni, hanno permesso di stabilire che si muove lungo un’orbita con semiasse maggiore di 11,2 milioni di chilometri e un’inclinazione di 44 gradi. I dati collocano S/2019 S1 nel gruppo Inuit. Questa luna, pur essendo una magnitudine più luminosa delle più deboli irregolari saturniane conosciute all’epoca, trascorre la maggior parte del tempo nel bagliore del pianeta, giustificando la mancata rilevazione in precedenti indagini.

120 rilevamenti

Spostando e impilando molte immagini sequenziali in un campo di 1,1 gradi quadrati su ciascun lato di Saturno, sono però emersi nuovi candidati più deboli sino alla magnitudine 26,3, corrispondente a circa 2,5 chilometri di diametro. Di questi potenziali satelliti ne sono stati rivelati con certezza 120 lungo orbite compatibili con i satelliti irregolari. Tuttavia, quasi la metà erano coincidenti con oggetti già noti oppure persi. Estrapolando i rilevamenti, il gruppo stima che ci siano 150 ±30 lune sino a 2,8 km intorno a Saturno in attesa di essere rilevate. Questo valore è circa tre volte il numero delle lune irregolari di Giove di pari dimensione. 

Le tre grandi famiglie di lune irregolari nel sistema saturniano. Come si evince, queste piccole lune possono trovarsi anche a molti gradi dal pianeta. La ricerca è stata però condotta in campi distanti circa un grado per catturare gli oggetti prospetticamente vicini davanti o alle spalle del pianeta.
(Nostro adattamento da un grafico di Scott Sheppard/Carnegie Science)

Formazione recente

L’aumento della distribuzione delle lune intorno a 3 Km è, secondo lo studio, indicativo di un episodio di collisione relativamente recente nella popolazione irregolare retrograda, databile a poche centinaia di milioni di anni.

Tutte le nuove lune sono irregolari, vale a dire oggetti catturati molto tempo fa. L’appartenenza a famiglie è invece indicativa di storie collisionali e distruzione, perciò gli appartenenti a tali gruppi sono frammenti di oggetti di dimensioni più grandi. Le lune irregolari sono inoltre caratterizzate da orbite ampie, ellittiche e significativamente inclinate rispetto alle lune regolari formatisi insieme al pianeta.  Nel sistema saturniano ci sono tre di tali gruppi i cui nomi sono tratti da diverse mitologie: il gruppo Inuit, Gallico e Norreno. Le nuove scoperte appartengono tutte a tali gruppi. Il numero di lune irregolari saturniane è ora più che raddoppiato con 121 oggetti, di cui 58 già note.

Con le nuove aggiunte, il censo delle lune saturniane ammonta a 145, di cui 24 regolari. Per il momento Giove si attesta a 95, ma possiamo scommettere che applicando la stessa tecnica, tra qualche tempo la competizione riprenderà vigore.

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Informazioni su Giuseppe Donatiello 353 Articoli
Nato nel 1967, astrofilo da sempre. Interessato a tutti gli aspetti dell'astronomia, ha maturato una predilezione per il deep-sky, in particolare verso i temi riguardanti il Gruppo Locale e l'Universo Locale. Partecipa allo studio dei flussi stellari in galassie simili alla Via Lattea mediante tecniche di deep-imaging. Ha scoperto sei galassie nane vicine: Donatiello I (2016), Donatiello II, III e IV nel sistema di NGC 253 (2020), Pisces VII (2020) e Pegasus V (2021) nel sistema di M31. Astrofotografo e autore di centinaia di articoli, alcuni con revisione paritaria.