Un perturbatore di comete nel Sistema solare

Il fantomatico "Pianeta 9" potrebbe trovarsi nella Nube di Oort

Raffigurazione artistica di un ipotetico pianeta gigante ghiacciato posto a grande distanza dal Sole, (NASA/JPL-Caltech)

Da almeno quarant’anni, sin dalla prima formulazione dell’ipotesi Nemesis, a più riprese torna l’ipotesi di un perturbatore di nuclei cometari nella Nube di Oort. L’idea originaria contemplava una minuscola nana rossa compagna del Sole, distante circa 2 anni luce, avente un periodo di 26,2 milioni di anni, ovvero quello delle presunte estinzioni in massa ricorrenti [Nature, vol. 308, nº 5961, 1984, pp. 715-717]. Nonostante le ricerche, Nemesis non è stata mai trovata e la sua possibile esistenza è divenuta fortemente dubbia.

Ipotesi resistenti

Curiosamente, ogni volta che l’ipotesi di un oggetto massiccio ai margini del Sistema Solare sembra indebolirsi, puntualmente interviene qualcosa che nuovamente la rinforza, magari con qualche aggiustamento.

Ad esempio, a Nemesis subentrò l’idea di Thyke, cioè un pianeta gigante o nana bruna che dirottava nuclei cometari nel sistema solare interno provenienti da certe direzioni preferenziali sulla volta celeste [Icarus 141, 1999 pp. 354-366]. Pure la ricerca di Thyke non approdò a nulla. Anche stimandone al ribasso la massa, le osservazioni in Infrarosso Medio svolte con WISE non rivelarono alcun oggetto di dimensioni pari a Saturno o maggiore a una distanza di 10mila unità astronomiche (AU) e nessun oggetto più grande di Giove entro le 26mila. Ipotesi chiusa? Niente affatto perché un perturbatore di massa inferiore può esserci, non scovato sullo sfondo di cirri di polvere interstellare presenti ovunque oppure essere sotto la soglia di rilevazione per via della maggiore distanza dal Sole.

Le particolari orbite dei TNO “sednoidi” che hanno portato a ipotizzare la presenza di Pianeta 9.

Pianeta 9

La mancata rilevazione di WISE non ha quindi demolito l’idea di un corpo celeste ai margini del Sistema Solare ma giusto affermato che la sua presunta massa è minore. A conferma, lo studio di particolari oggetti transnettuniani, con orbite molto inclinate rispetto all’eclittica e allungate nella stessa direzione, ha fatto sospettare l’esistenza di un pianeta abbastanza grande in tale regione. Questo ipotetico corpo celeste è stato chiamato provvisoriamente Pianeta 9.

In base agli effetti gravitazionali osservati, gli scienziati hanno persino stimato la sua massa e distanza, rispettivamente 4-8 volte quella della Terra e 300-520 AU dal Sole. In tali condizioni, Pianeta 9 completerebbe un’orbita solare in 7-15mila anni. L’oggetto in questi secoli si troverebbe in una zona abbastanza delimitata nella costellazione di Eridano. Un bersaglio facile? Tutt’altro, perché la sua luminosità sarebbe talmente debole da essere arduo anche con i più grandi telescopi al suolo.

Il mancato rilevamento ne stava mettendo in tensione l’ipotesi ma, quasi come il classico deus ex machina, sono spuntati di recente nuovi elementi a suo favore. Pianeta 9, se davvero esiste, si troverebbe praticamente sul bordo della Nube di Oort e sarebbe in grado di deviare oggetti verso il Sistema Solare interno e lo avrebbe anche fatto di recente. Andiamo per ordine.

Regione di caduta del meteorite CNEOS 2014-01-08. (Wikimedia)

Un meteorite accelerato da Planet 9?

CNEOS 2014-01-08 è un meteorite grande circa mezzo metro caduto vicino alla costa nord-orientale della Papua Nuova Guinea. Nulla di clamoroso se non fosse per la sua possibile origine interstellare. Può essere pure un oggetto recuperabile poiché la posizione è conosciuta segretamente con grande precisione dai militari che ne registrarono l’impatto con i loro satelliti [Jorge I. Zuluaga 2019 Res. Notes AAS 3 68]. L’interesse verso questo meteorite è stato rivaluto dopo la scoperta del famoso asteroide ‘Oumuamua nel 2017.  A sostenere l’ipotesi di un’origine interstellare è la velocità di ingresso pari a 60 Km/s con una traiettoria spiccatamente iperbolica [Amir Siraj e Abraham Loeb 2022 ApJ 939 53]. Per completezza, gli autori sostengono ipotesi esotiche, come la possibile origine artificiale, ma questa è un’altra storia.

Ricostruendo a ritroso il tragitto, è stato invece scoperto che l’oggetto proveniva da una posizione molto vicina a quella presunta in cui altri astronomi stanno cercando il famigerato Pianeta 9 in Eridano [Hector Socas-Navarro  https://arxiv.org/abs/2205.07675]. Semplice coincidenza?

Possibile traiettoria del Pianeta 9 nel cielo. La banda colorata indica la regione attraverso la quale il Pianeta 9 si sposterebbe probabilmente secondo le simulazioni (Brown e Batygin, 2021). 
In rosso le regioni dove ci sarebbe più probabilità di trovarlo e in blu le regioni dove ci sarebbe meno probabilità. Le ellissi segnano la direzione di origine di CNEOS14 in diversi momenti nel tempo, calcolati da diversi autori. L’ellisse blu è la direzione calcolata da questi autori nel momento in cui il meteorite ha attraversato la presunta orbita del Pianeta 9. [Tratta da Socas-Navarro, 2023]

Coincidenza?

Forse no perché CNEOS 2014-01-08 può aver ricevuto da esso una spinta gravitazionale tale da accelerarlo sino alla velocità di ingresso. Il gravity assist è ampiamente utilizzato in astronautica, quindi un grosso masso può aver subito lo stesso effetto passando nei pressi del presunto Pianeta 9.

C’è un altro argomento a favore dell’ipotesi locale: l’orbita di CNEOS 2014-01-08 è inclinata rispetto all’eclittica (il piano di rotazione dei pianeti) di soli 7°. Per confronto, ‘Oumuamua aveva un’inclinazione di 122° e la cometa Borisov di 44.

Ammesso che l’asteroide sia stato deviato da Pianeta 9, quando sarebbe avvenuto l’incontro? Alla distanza stimata, l’incontro sarebbe avvenuto da 32 a 65 anni fa. Durante tale periodo, il pianeta si sarebbe spostato apparentemente in cielo di circa 1,7 gradi.

Lo studio molto esatto della traiettoria seguita dal meteorite porterebbe gli astronomi proprio su Pianeta 9! In ogni caso, sia l’origine interstellare sia l’accelerazione da parte di Pianeta 9 sono possibilità entrambe molto intriganti.

Cosa dovrebbe essere?

Se in Eridano c’è un pianeta sulle 5 masse terrestri, possiamo aspettarci essere un gigante ghiacciato del tipo mini-Nettuno. Come ci è arrivato lì?

Studi di formazione planetaria mostrano come le instabilità dinamiche tra i pianeti giganti siano comunissime e culminino nell’espulsione di uno o più pianeti nello spazio interstellare. Anche gli oggetti della Fascia di Kuiper e i nuclei cometari nella Nube di Oort hanno avuto la stessa origine.

Pianeta 9 si aggirerebbe da qualche parte nella Nube di Oort, forse dopo essere stato catturato dal Sole. (Nasa/Jpl)

Testimone del giovane Sistema Solare

Un gruppo di ricerca formato da Sean N. Raymond , Andre Izidoro , Nathan A. Kaib in un nuovo studio [Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 524, Issue 1, September 2023, Pages L72–L77] ha eseguito delle nuove simulazioni N-corpi delle instabilità dinamiche tenendo conto anche delle perturbazioni galattiche. Il gruppo ha scoperto che una percentuale di pianeti rimane intrappolata su orbite molto ampie analoghe a quelle delle comete della Nube di Oort. La percentuale di pianeti intrappolati varia dall’1 al 10%, secondo la distribuzione iniziale della massa planetaria. 

La densità galattica locale sembra non avere un grande effetto sul processo di cattura e sui raggi orbitali dei pianeti intrappolati. La maggior parte dei pianeti nella Nube di Oort sopravvive per tempi di miliardi d’anni. Considerando la demografia esoplanetaria, lo studio stima in una su 200-3000 le stelle con pianeti nella propria nuvola di nuclei cometari. Questo vuol dire che il fenomeno di intrappolamento di pianeti espulsi sia alquanto infrequente se non proprio raro. Questo valore è probabilmente sovrastimato, poiché non tiene conto delle instabilità prodotte dall’ammasso stellare di nascita. Se l’instabilità dinamica del Sistema solare si è verificata dopo la dissoluzione dell’ammasso di nascita, c’è una probabilità del 7% che un pianeta gigante ghiacciato sia stato catturato nella nube di Oort del Sole.

Vagabondo interstellare?

La simulazione sostiene l’esistenza di Pianeta 9 nonché il suo ruolo di deviatore di oggetti nella Nube di Oort. La stessa simulazione suggerisce inoltre che un pianeta può anche essere catturato dallo spazio interstellare, quindi non formatosi nella nebulosa solare. Un “pianeta canaglia” catturato, orbitando ai margini della Nube di Oort, sarebbe in grado di deviare oggetti nella sua zona di influenza, come nuclei cometari e piccoli asteroidi. L’enorme distanza di 1-2 anni luce, ne farebbe un oggetto praticamente invisibile pure per i più potenti telescopi. Pianeta 9 come oggetto catturato, spiega elegantemente sia gli effetti osservati sia la mancata scoperta.

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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.