CAPITAN FUTURO: QUAOAR un PIANETA NANO con gli ANELLI, e la sua luna WEYWOT. by Andreotti Roberto

venerdì 15 marzo 2019

QUAOAR un PIANETA NANO con gli ANELLI, e la sua luna WEYWOT. by Andreotti Roberto - INSA.

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Aggiornato il 29/04/2023

QUAOAR e WEYWOT

Quaoar

Scoperta:
Quaoar fu scoperto il 4 giugno 2002 dagli astronomi Chad Trujillo e Michael Brown del California Institute of Technology, tramite immagini acquisite dall'Osservatorio Palomar.
La scoperta venne annunciata il 7 ottobre 2002. La prima immagine di Quaoar in assoluto è tuttavia risultata essere una lastra fotografica ripresa il 25 maggio 1954 dall'Osservatorio di monte Palomar.

Parametri orbitali:
Possiede un'orbita quasi circolare con un'eccentricità di 0,0376, con un raggio di 43,618 UA, a differenza di quella molto eccentrica di Plutone, ed un periodo di rivoluzione di 288,07 anni, ricevendo dal Sole mediamente una radianza pari a 0,71 W/m2.
Ha una bassa inclinazione di 7,98667° rispetto all'eclittica
Similmente a Nettuno, Quaoar orbita costantemente fra il perielio e l'afelio dell'orbita di Plutone, di modo che periodicamente uno dei due oggetti viene a trovarsi più lontano dal Sole rispetto all'altro.

Dati fisici:

Con un diametro stimato di 1110+/-5 km, ha uno schiacciamento di circa 0,0897.

Al momento della scoperta Quaoar era il più grande oggetto scoperto nel sistema solare dal 1930 (anno della scoperta di Plutone), ed anche il più grande oggetto della fascia di Edgeworth-Kuiper conosciuto (soppiantato più tardi da Eris ed altri).
Il volume di Quaoar è paragonabile a quello di tutti gli asteroidi della fascia principale messi insieme.
Il valore del diametro è determinato dallo studio di due occultazioni stellari da parte di Quaoar e suggerisce la dimensione di 1110 km di diametro con un'incertezza di 5 km, con una massa di 0,002383 di quella terrestre, risulta avere una densità di 1,99 kg/dm3 , confutando altri studi precedenti che erroneamente davano più del doppio.
Il periodo di rotazione, ricavato dalla sua curva di luce, risulta essere di 8,84 h.

Risultati delle occultazioni stellari: LEGGI QUI

( In grafica la predizione dell'occultazione stellare, i punti verdi hanno dato il risultato riportato qua di seguito, i punti blu hanno dato risultato negativo, cioè fuori dalla zona d'ombra, i punti bianchi avevano il cielo coperto ).

( In grafico: Sopra il risultato dell'occultazione stellare di Quaoar del 4 maggio 2011. Sotto il risultato dell'occultazione stellare del 17 febbraio 2012 ).

Superficie:
L'albedo superficiale, dai dati di diametro e di magnitudine assoluta (H 2.82±0.06), risulta quindi piuttosto scuro 0.109±0.007.
L'albedo di Quaoar quindi abbastanza basso. Questo può indicare che il ghiaccio fresco è scomparso dalla sua superficie, che risulta essere moderatamente rossa, il che significa che Quaoar è relativamente più riflettente nel rosso e vicino infrarosso che nel blu. I KBO più grandi sono spesso molto più luminosi perché sono coperti di ghiaccio più fresco e hanno un'albedo superiore, e quindi presentano un colore neutro.

( Analisi spettrale della superficie di Quaoar ).

Atmosfera:
La massa di Quaoar (Fraser et al. 2013; Vachier et al. 2012) e il raggio equivalente di 555 km implicano una gravità superficiale di circa 0,4 m/s2. Questo è intermedio tra i valori di 0,64 e 0,30 m/s2 ottenuti per Plutone e Caronte rispettivamente, in base alle loro determinazioni di massa attuali (Tholen et al. 2008). Inoltre, la temperatura media di Quaoar è simile a quella di Plutone a causa delle loro rispettive albedo e Distanze eliocentriche. Pertanto, un'atmosfera simile a Plutone per Quaoar è plausibile, considerando la sua composizione superficiale, la temperatura e la gravità. In questo contesto, le occultazioni stellari a terra sono attualmente la tecnica più potente per rilevare (o mettere limiti superiori) atmosfere molto sottili e tenue di qualche nanobar.
La struttura termica atmosferica di Quaoar è sconosciuta, ma ci aspettiamo che sia composta principalmente da CH4 (e/o N2, se presenti in superficie). La temperatura dell'atmosfera superiore può essere ottenuta dal metano "modello termostatico " (Yelle & Lunine 1989), dove il riscaldamento nel vicino-IR è bilanciato attraverso l'emissione nella banda di metano 7,7 μm. Con un flusso solare in entrata a Quaoar due volte più debole di Plutone, questo modello prevede una temperatura dell'atmosfera superiore di Quaoar di circa 102 K (contro 106 K per Plutone) a circa 10 km sopra la superficie, e un rapido calo al di sotto di quella altitudine, collegando il profilo termico alla temperatura superficiale. Assumiamo una temperatura superficiale di equilibrio di Tsup. = 42 K. Questo rientra nell'intervallo di temperatura di un corpo rotatore lento o veloce. Questa stima approssimativa è sufficiente per il nostro studio.
Attualmente non possiamo escludere la presenza di un'atmosfera locale di metano, con un limite di 21 nanoBar.

( La linea nera, indica una curva di luce di occultazione sintetica per un'atmosfera di metano a 21 nBar, assumendo una distanza dal centro di 553 km. Punti verdi e rossi: i punti di ingresso e uscita, rispettivamente, ottenuti a San Pedro (telescopio da 0,5 m) ).

Anelli:

Il primo anello esterno (Q1R) è stato scoperto attraverso osservazioni, avvenute tra il 2018 e il 2021, condotte con il Gran Telescopio Canarias (Gtc) sull’Isola di La Palma, alle Canarie, con altri telescopi terrestri e, in un’occasione, anche con il telescopio spaziale Cheops. Analizzando le immagini, gli astronomi hanno notato un certo numero di occultazioni di stelle lontane da parte di Quaoar.

Durante l’evento di occultazione la stella sullo sfondo viene nascosta per un breve periodo di tempo, e il modo in cui avviene la diminuzione di luce fornisce informazioni sulle dimensioni e sulla forma dell’oggetto occultante e può rivelare se l’oggetto intermedio ha o meno un’atmosfera. Ciò che rende unici gli anelli di Quaoar, tuttavia, è dove si trovano rispetto a Quaoar stesso, e cioè vale a dire ben oltre il famoso limite di Roche.

Un'altra proprietà interessante e insolita dell'anello Q1R, è la variabilità nella sua larghezza e opacità, essendo molto stretto e denso in una regione, tenue ed esteso in un'altra.

La regione densa e stretta del primo anello è stata sondata da questa occultazione, rivelando una struttura confinata stretta larga circa 5 km e con grande profondità ottica (abbastanza densa):

''Questo stretto nucleo dell'anello è circondato da un involucro di materiale sparso lungo circa 60 km, simile nella struttura all'anello F di Saturno o all'arco osservato negli anelli di Nettuno", commentano gli autori.

È stata rilevata anche la regione più estesa e tenue di questo anello, con una larghezza media di 90 km e con meno dell'1% dell'opacità della regione più densa. La distanza calcolata tra Quaoar e questo anello è di 4060 km.

( Quaoar e i suoi due anelli con indicato il limite di Roche ).

Il primo anello rilevato orbita a circa 7,4 raggi dal corpo centrale, che è ben al di fuori del classico limite di Roche di Quaoar, indicando così che questo limite non sempre determina dove il materiale dell'anello può sopravvivere. Le simulazioni collisionali mostrano che le collisioni elastiche, basate su esperimenti di laboratorio, possono mantenere un anello lontano dal corpo. Inoltre, l'anello di Quaoar orbita vicino alla risonanza di 1/3 spin-orbita con Quaoar, una proprietà condivisa dagli anelli sia di Chariklo e sia di Haumea, suggerendo che questa risonanza gioca un ruolo chiave nel confinamento degli anelli per i piccoli corpi.

LINK: ''A dense ring of the trans-Neptunian object Quaoar outside its Roche limit''.

Un team di ricercatori, guidato dallo studente di dottorato dell'Osservatorio Nazionale (ON/MCTI), Chrystian Luciano Pereira, ha scoperto, a distanza di 2 mesi dal primo, un secondo anello interno attorno al pianeta nano Quaoar.

La scoperta del secondo anello di Quaoar è stata pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics Letters, il 28 aprile 2023 con il titolo “ I due anelli di (50000) Quaoar ”.

I ricercatori sono stati in grado di rilevare il secondo anello, Q2R è largo circa 10 km e, nonostante sia più vicino a Quaoar, si trova anch'esso ben al di fuori del limite di Roche, in orbita a 2.520 km dal centro dell'oggetto. Questo rivela quanto possa essere curioso e complesso il sistema di Quaoar, hanno detto i ricercatori. L'anello più interno è vicino alla regione di risonanza dell'orbita di rotazione 5:7, cioè, mentre Quaoar completa sette rotazioni, le particelle dell'anello completano cinque orbite.

Determinazione della posizione:

( GRAFICO DELLA DISPERZIONE SPAZIALE - Un indice di dispersione (o indicatore di dispersione), serve per descrivere sinteticamente una distribuzione statistica quantitativa, e in modo particolare la misura con la quale i suoi valori sono distanti da un valore centrale (identificato con un indice di posizione, solitamente media o mediana).

Weywot

Il satellite di nome Weywot ha un diametro stimato in circa 81 km, con una magnitudine assoluta di (H +8,3).
Orbita a 14.500±800 km da Quaoar in 12.438±0.005 giorni, con un'eccentricità di 0.14±0.04.
L'inclinazione della sua orbita è di 14±4°.
Non sappiamo il periodo di rotazione ma si ritiene sincrono.
Ha un'albedo simile a Quaoar e il suo colore marrone è dato forse da collisioni con frammenti di Quaoar, che nel processo hanno formato il mantello di ghiaccio.
Dalle immagini di scoperta ACS originali, la luminosità apparente frazionata di Weywot rispetto a Quaoar era dello 0,6% (Brown 2008 ). Dalle immagini WFPC2, Weywot è risultato essere all'incirca 5 mag più debole di Quaoar, in accordo con le immagini ACS. Ciò implica un rapporto di dimensione di circa 12:1 e un rapporto di massa di ~ 2000:1 .

L'orbita di Weywot è difficile da spiegare con una genesi collisionale. Le eiezioni formano dischi da cui un satellite potrebbe aggregarsi. Il satellite si evolve quindi verso l'esterno su un'orbita circolare piuttosto che su un'orbita ellittica come quella di Weywot.

L'orbita di Weywot potrebbe, tuttavia, essere spiegata se un altro satellite di massa simile fosse esistito una volta intorno a Quaoar. Le interazioni dinamiche potrebbero consentire ai due satelliti di disperdersi l'un l'altro, collocando Weywot sulla sua attuale orbita eccentrica e rimuovendo il secondo satellite dal sistema. Effettivamente, una stima dell'ordine di grandezza (Goldreich & Peale) implica che il tempo necessario a rendere circolare l'orbita di Weywot è approssimativamente quello dell'età del sistema solare, il che implica che, se imperturbato, una volta che Weywot si trova su un'orbita eccentrica, rimarrà in questo modo. Data l'esistenza di altri binari di Kuiper Belt formati collettivamente, questo meccanismo di formazione sembra plausibile.

( In grafico, la determinazione dell'orbita di Weywot ).

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