Una giornata di Nettuno dura esattamente 15 ore, 57 minuti e 59 secondi, secondo la prima misurazione accurata del suo periodo di rotazione fatta da Erich Karkoschka, scienziato presso la University of Arizona.
Il suo risultato è uno dei più grandi miglioramenti nella determinazione del periodo di rotazione di un pianeta gassoso in quasi 350 anni dopo l'astronomo italiano Giovanni Cassini con le prime osservazioni della Macchia Rossa di Giove.
"Il periodo di rotazione di un pianeta è una delle sue proprietà fondamentali", ha detto Karkoschka, scienziato al Lunar and Planetary Laboratory. "Nettuno ha due caratteristiche osservabili con il telescopio spaziale Hubble che sembrano tenere traccia della rotazione interna del pianeta. Nulla di simile è stato visto prima su uno dei quattro pianeti giganti".
La scoperta è stata pubblicata su Icarius, la pubblicazione scientifica ufficiale della Divisione di Scienze Planetarie della American Astronomical Society.
A differenza dei pianeti rocciosi come Mercurio, Venere, Terra e Marte, che si comportano come palle solide rotanti in modo piuttosto semplice, i pianeti gassosi giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno, ruotano più come bolle giganti di liquido. Dal momento che si crede che consistono principalmente di ghiaccio e di gas intorno ad un nucleo relativamente piccolo solido, la loro rotazione comporta un sacco di tempeste, vortici e turbolenze, il che ha reso difficile per gli astronomi ottenere una precisa misurazione della rotazione sull'asse.
"Se guardassimo la Terra dallo spazio, vedremmo montagne e altre caratteristiche ruotare con grande regolarità, ma se guardassimo soltanto le nuvole, non avremmo nessuna precisione perché i venti cambiano in continuazione", ha spiegato Karkoschka.
"Se si osservano i pianeti giganti, non si vede una superficie solida ma solo una spessa atmosfera torbida".
"Di Nettuno, tutto quello si vede è un movimento di nuvole e le caratteristiche turbolenze e macchie dell'atmosfera del pianeta. Alcuni si muovono più velocemente, altre più lentamente, altre ancora accelerano ma davvero non offrono una stima precisa di quello che potrebbe essere il periodo di rotazione, considerando anche quello del nucleo interno solido che è in rotazione".
Nel 1950, quando gli astronomi costruirono i primi radio telescopi, scoprirono che Giove emetteva fasci radio pulsanti, come un faro nello spazio. Questi segnali provenivano da un campo magnetico generato dalla rotazione del nucleo interno del pianeta.
Indizi circa la rotazione dei giganti gassosi, tuttavia, erano disponibili perché tutti i segnali radio che potevano emettere, venivano spazzati nello spazio dal vento solare e mai raggiungono la Terra.
"L'unico modo per misurare le onde radio è quello di inviare una navicella verso questi pianeti", ha detto Karkoschka. "Quando Voyager 1 e 2, hanno sorvolato Saturno, hanno rilevato i segnali radio e misurato esattamente la rotazione a 10,66 ore e hanno trovato segnali radio anche per Urano e Nettuno.
Quindi sulla base di tali segnali radio, pensavamo di conoscere i periodi di rotazione di quei pianeti".
Ma quando la sonda Cassini è arrivata su Saturno 15 anni dopo, i suoi sensori hanno rilevato che il suo periodo radio era cambiato dell'11% circa.
Karkoschka ha spiegato che a causa della sua grande massa, era impossibile per Saturno sostenere quel cambiamento nella sua rotazione in un tempo così breve.
"Poiché i pianeti gassosi sono così grandi, hanno abbastanza momento angolare per ruotare più o meno allo stesso tasso per miliardi di anni", ha detto. "Quindi qualcosa di strano stava succedendo".
Ancora più sconcertante è stata la scoperta, fatta in seguito Cassini per Saturno, che gli emisferi Nord e Sud sembrano ruotare a velocità diverse.
"In quel momento abbiamo capito che il campo magnetico non è come un orologio, ma scivola", ha detto Karkoschka. "L'interno è in rotazione e trascina il campo magnetico, ma a causa del vento solare o altre influenze sconosciute, esso non può tenere il passo rispetto al nucleo del pianeta ed è in ritardo".
Karkoschka ha approfittato di quelli che si potrebbero chiamare gli scarti della scienza spaziale: ha ripreso delle immagini di Nettuno dall'archivio del telescopio spaziale Hubble. Con incrollabile determinazione e pazienza senza pari, ha visionato centinaia di immagini, ha registrato ogni dettaglio e ha monitorato le caratteristiche distintive per lunghi periodi di tempo.
Altri scienziati prima di lui avevano osservato Nettuno e analizzato le immagini, ma nessuno aveva utilizzato 500 immagini.
"Quando ho guardato le immagini, ho scoperto che la rotazione di Nettuno è più veloce di quello che Voyager aveva osservato. "Penso che la correttezza dei miei dati è di circa 1.000 volte migliore rispetto alle misurazioni del Voyager, vale a dire un enorme miglioramento nel determinare l'esatto periodo di rotazione di Nettuno, che non è successo per uno dei pianeti giganti negli ultimi tre secoli".
Due elementi nell'atmosfera di Nettuno, scoperti da Karkoschka, si distinguono in quanto ruotano circa cinque volte più costantemente rispetto anche all'esagono di Saturno, la caratteristica più nota con una regolare rotazione su uno dei giganti gassosi.
La struttura Sud Polare e l'Onda Sud Polare, sono vortici atmosferici simili alla famosa Macchia Rossa di Giove, che può durare per lungo tempo a causa di un attrito trascurabile. Karkoschka è stato in grado di tenere traccia di loro nel corso di più di 20 anni.
Un osservatore che guarda l'enorme pianeta ruotare da un punto fisso nello spazio vedrebbe entrambe le funzioni che riappaiono esattamente ogni 15,9663 ora, con meno di pochi secondi di variazione.
"La regolarità suggerisce che queste caratteristiche sono collegate agli interni di Nettuno, in qualche modo", ha detto Karkoschka. "Come e perché è peró pura speculazione".
Un possibile scenario prevede che le funzioni sono guidate da aree più calde e fredde nella spessa atmosfera del pianeta, analogamente ai punti caldi all'interno del mantello della Terra, un flusso gigante e circolare di materiale fuso che rimane nella stessa posizione nel corso di milioni di anni.
"Pensavo che la straordinaria regolarità nella rotazione di Nettuno indicata dalle due caratteristiche è stato qualcosa di veramente speciale", ha detto Karkoschka.
"Così ho riesumato le immagini di Nettuno che Voyager aveva ripreso nel 1989, che hanno una migliore risoluzione rispetto alle immagini di Hubble, per vedere se potevo trovare altro nelle vicinanze di queste due caratteristiche. Ho scoperto altre sei caratteristiche che ruotano con la stessa velocità, ma erano troppo deboli per essere visibili con il telescopio spaziale Hubble, e visibili a Voyager solo per pochi mesi, quindi non sapevo se il periodo di rotazione era stato preciso ma erano davvero connesse".
Oltre a ottenere una migliore misurazione sul periodo di rotazione di Nettuno, lo studio potrebbe portare a una migliore comprensione dei pianeti gassosi giganti in generale.
"Conosciamo la massa totale di Nettuno, ma non sappiamo come sia distribuita. Se il pianeta ruotasse più velocemente di quanto pensiamo, significherebbe che la massa dovrà essere più vicina al centro di quello che pensavamo. Questi risultati potrebbero cambiare i modelli interni dei pianeti e potrebbero avere molte altre implicazioni".
<Foto:
Nella foto in alto i colori e i contrasti sono modificati per enfatizzare le caratteristiche atmosferiche. I venti possono variare spesso tali caratteristiche. La Great Dark Spot appare cone la struttura ben visibile sulla sinistra. Altre strutture sono: la Dark Spot 2 e la South Polar Feature, che ha permesso di determinare la rotazione giornaliera del pianeta allo scienziato Karkoschka (Credit: Erich Karkoschka)
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Il suo risultato è uno dei più grandi miglioramenti nella determinazione del periodo di rotazione di un pianeta gassoso in quasi 350 anni dopo l'astronomo italiano Giovanni Cassini con le prime osservazioni della Macchia Rossa di Giove.
"Il periodo di rotazione di un pianeta è una delle sue proprietà fondamentali", ha detto Karkoschka, scienziato al Lunar and Planetary Laboratory. "Nettuno ha due caratteristiche osservabili con il telescopio spaziale Hubble che sembrano tenere traccia della rotazione interna del pianeta. Nulla di simile è stato visto prima su uno dei quattro pianeti giganti".
La scoperta è stata pubblicata su Icarius, la pubblicazione scientifica ufficiale della Divisione di Scienze Planetarie della American Astronomical Society.
A differenza dei pianeti rocciosi come Mercurio, Venere, Terra e Marte, che si comportano come palle solide rotanti in modo piuttosto semplice, i pianeti gassosi giganti Giove, Saturno, Urano e Nettuno, ruotano più come bolle giganti di liquido. Dal momento che si crede che consistono principalmente di ghiaccio e di gas intorno ad un nucleo relativamente piccolo solido, la loro rotazione comporta un sacco di tempeste, vortici e turbolenze, il che ha reso difficile per gli astronomi ottenere una precisa misurazione della rotazione sull'asse.
"Se guardassimo la Terra dallo spazio, vedremmo montagne e altre caratteristiche ruotare con grande regolarità, ma se guardassimo soltanto le nuvole, non avremmo nessuna precisione perché i venti cambiano in continuazione", ha spiegato Karkoschka.
"Se si osservano i pianeti giganti, non si vede una superficie solida ma solo una spessa atmosfera torbida".
"Di Nettuno, tutto quello si vede è un movimento di nuvole e le caratteristiche turbolenze e macchie dell'atmosfera del pianeta. Alcuni si muovono più velocemente, altre più lentamente, altre ancora accelerano ma davvero non offrono una stima precisa di quello che potrebbe essere il periodo di rotazione, considerando anche quello del nucleo interno solido che è in rotazione".
Nel 1950, quando gli astronomi costruirono i primi radio telescopi, scoprirono che Giove emetteva fasci radio pulsanti, come un faro nello spazio. Questi segnali provenivano da un campo magnetico generato dalla rotazione del nucleo interno del pianeta.
Indizi circa la rotazione dei giganti gassosi, tuttavia, erano disponibili perché tutti i segnali radio che potevano emettere, venivano spazzati nello spazio dal vento solare e mai raggiungono la Terra.
"L'unico modo per misurare le onde radio è quello di inviare una navicella verso questi pianeti", ha detto Karkoschka. "Quando Voyager 1 e 2, hanno sorvolato Saturno, hanno rilevato i segnali radio e misurato esattamente la rotazione a 10,66 ore e hanno trovato segnali radio anche per Urano e Nettuno.
Quindi sulla base di tali segnali radio, pensavamo di conoscere i periodi di rotazione di quei pianeti".
Ma quando la sonda Cassini è arrivata su Saturno 15 anni dopo, i suoi sensori hanno rilevato che il suo periodo radio era cambiato dell'11% circa.
Karkoschka ha spiegato che a causa della sua grande massa, era impossibile per Saturno sostenere quel cambiamento nella sua rotazione in un tempo così breve.
"Poiché i pianeti gassosi sono così grandi, hanno abbastanza momento angolare per ruotare più o meno allo stesso tasso per miliardi di anni", ha detto. "Quindi qualcosa di strano stava succedendo".
Ancora più sconcertante è stata la scoperta, fatta in seguito Cassini per Saturno, che gli emisferi Nord e Sud sembrano ruotare a velocità diverse.
"In quel momento abbiamo capito che il campo magnetico non è come un orologio, ma scivola", ha detto Karkoschka. "L'interno è in rotazione e trascina il campo magnetico, ma a causa del vento solare o altre influenze sconosciute, esso non può tenere il passo rispetto al nucleo del pianeta ed è in ritardo".
Karkoschka ha approfittato di quelli che si potrebbero chiamare gli scarti della scienza spaziale: ha ripreso delle immagini di Nettuno dall'archivio del telescopio spaziale Hubble. Con incrollabile determinazione e pazienza senza pari, ha visionato centinaia di immagini, ha registrato ogni dettaglio e ha monitorato le caratteristiche distintive per lunghi periodi di tempo.
Altri scienziati prima di lui avevano osservato Nettuno e analizzato le immagini, ma nessuno aveva utilizzato 500 immagini.
"Quando ho guardato le immagini, ho scoperto che la rotazione di Nettuno è più veloce di quello che Voyager aveva osservato. "Penso che la correttezza dei miei dati è di circa 1.000 volte migliore rispetto alle misurazioni del Voyager, vale a dire un enorme miglioramento nel determinare l'esatto periodo di rotazione di Nettuno, che non è successo per uno dei pianeti giganti negli ultimi tre secoli".
Due elementi nell'atmosfera di Nettuno, scoperti da Karkoschka, si distinguono in quanto ruotano circa cinque volte più costantemente rispetto anche all'esagono di Saturno, la caratteristica più nota con una regolare rotazione su uno dei giganti gassosi.
La struttura Sud Polare e l'Onda Sud Polare, sono vortici atmosferici simili alla famosa Macchia Rossa di Giove, che può durare per lungo tempo a causa di un attrito trascurabile. Karkoschka è stato in grado di tenere traccia di loro nel corso di più di 20 anni.
Un osservatore che guarda l'enorme pianeta ruotare da un punto fisso nello spazio vedrebbe entrambe le funzioni che riappaiono esattamente ogni 15,9663 ora, con meno di pochi secondi di variazione.
"La regolarità suggerisce che queste caratteristiche sono collegate agli interni di Nettuno, in qualche modo", ha detto Karkoschka. "Come e perché è peró pura speculazione".
Un possibile scenario prevede che le funzioni sono guidate da aree più calde e fredde nella spessa atmosfera del pianeta, analogamente ai punti caldi all'interno del mantello della Terra, un flusso gigante e circolare di materiale fuso che rimane nella stessa posizione nel corso di milioni di anni.
"Pensavo che la straordinaria regolarità nella rotazione di Nettuno indicata dalle due caratteristiche è stato qualcosa di veramente speciale", ha detto Karkoschka.
"Così ho riesumato le immagini di Nettuno che Voyager aveva ripreso nel 1989, che hanno una migliore risoluzione rispetto alle immagini di Hubble, per vedere se potevo trovare altro nelle vicinanze di queste due caratteristiche. Ho scoperto altre sei caratteristiche che ruotano con la stessa velocità, ma erano troppo deboli per essere visibili con il telescopio spaziale Hubble, e visibili a Voyager solo per pochi mesi, quindi non sapevo se il periodo di rotazione era stato preciso ma erano davvero connesse".
Oltre a ottenere una migliore misurazione sul periodo di rotazione di Nettuno, lo studio potrebbe portare a una migliore comprensione dei pianeti gassosi giganti in generale.
"Conosciamo la massa totale di Nettuno, ma non sappiamo come sia distribuita. Se il pianeta ruotasse più velocemente di quanto pensiamo, significherebbe che la massa dovrà essere più vicina al centro di quello che pensavamo. Questi risultati potrebbero cambiare i modelli interni dei pianeti e potrebbero avere molte altre implicazioni".
<Foto:
Nella foto in alto i colori e i contrasti sono modificati per enfatizzare le caratteristiche atmosferiche. I venti possono variare spesso tali caratteristiche. La Great Dark Spot appare cone la struttura ben visibile sulla sinistra. Altre strutture sono: la Dark Spot 2 e la South Polar Feature, che ha permesso di determinare la rotazione giornaliera del pianeta allo scienziato Karkoschka (Credit: Erich Karkoschka)
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110630091826.htm
Nessun commento:
Posta un commento