Rappresentazione artistica del sistema composto dal pianeta nano Makemake e il suo satellite. Crediti: NASA/ESA/A. Parker (Southwest Research Institute)
Circa un anno fa, scrutando ai margini del sistema solare, il telescopio spaziale Hubble ha individuato un piccolo corpo celeste in orbita attorno a Makemake, il pianeta nano poco più brillante di Plutone, immerso nella fascia di Kuiper. Il satellite è stato chiamato S/2015 (136472) 1, e soprannominato MK 2. MK 2 è 1.300 volte più debole in luminosità di Makemake e si stima che il suo diametro si aggiri attorno ai 150 km, contro i circa 1.500 di Makemake.
La fascia di Kuiper è una regione lontana da noi, oltre l’orbita di Nettuno, all’interno della quale si trova una grande distesa di materiale residuo dalla formazione del nostro sistema solare, avvenuta circa 4.5 miliardi di anni fa, e dove è possibile trovare diversi pianeti nani. Alcuni di questi posseggono satelliti (a volte minuscoli, come quelli individuati attorno all’asteroide Elektra: neparliamo proprio oggi qui su Media INAF), ma è la prima volta che se ne osservano attorno a Makemake.
Le osservazioni che hanno condotto alla scoperta sono state effettuate, nel mese di aprile 2015, utilizzando la Wide Field Camera 3 del telescopio spaziale NASA/ESA. La capacità unica che ha Hubble di distinguere oggetti deboli vicino ad altri molto luminosi, unita alla sua grande risoluzione, ha permesso agli astronomi di individuare la debole emissione della luna di Makemake. La scoperta è stata annunciata ieri, martedì 26 aprile, con una Minor Planet Electronic Circular.
Il team ha utilizzato la stessa tecnica sfruttata in passato per scoprire i satelliti di Plutone. Erano già stati fatti molti tentativi per la ricerca di lune attorno a Makemake, ma avevano avuto tutti esito negativo. «Le nostre stime preliminari indicano che l’orbita di MK 2 dovrebbe essere vista di taglio, dalla nostra prospettiva, e questo significa che la maggior parte del tempo non è visibile ai nostri strumenti perché si perde nel bagliore di Makemake», spiega Alex Parker del Southwest Research Institute (SwRI), che ha effettuato l’analisi delle immagini.
La scoperta di una luna può fornire informazioni preziose sul sistema del pianeta nano. Misurando l’orbita, ad esempio, gli astronomi possono ottenere una stima di massa del sistema e una conoscenza più approfondita della sua evoluzione. Questa scoperta, inoltre, rafforza l’idea che anche i pianeti nani possano avere satelliti. «Makemake è uno dei rari oggetti simili a Plutone», dice Parker. «La scoperta di questa luna ci dà l’opportunità di studiare Makemake in modo molto più dettagliato di quanto avremmo mai potuto fare se non avessimo rivelato MK 2».
Due immagini acquisite dalla Wide Field Camera 3 a bordo di Hubble, rispettivamente il 27 aprile 2015 (pannello a sinistra) e il 29 aprile 2015 (a destra). Nel primo è possibile individuare, indicato dalla freccia, il satellite di Makemake. Crediti: NASA, ESA, A. Parker e M. Buie (Southwest Research Institute), W. Grundy (Lowell Observatory) e K. Noll (NASA Goddard Space Flight Center)
Questa scoperta aumenta ulteriormente le somiglianze tra Plutone e Makemake. Entrambi gli oggetti mostrano una superficie coperta di metano congelato, e sono in corso studi per determinare la densità di Makemake. La misura di densità potrebbe confermare che anche le composizioni dei due pianeti nani sono simili. «La rilevazione di un satellite di Makemake apre un nuovo capitolo per la planetologia del sistema solare esterno», dice Marc Buie del SwRI, a capo del team che ha effettuato la scoperta.
I ricercatori avranno bisogno di ulteriori osservazioni di Hubble per poter ottenere misurazioni accurate e determinare se l’orbita di MK 2 sia ellittica o circolare. Le prime stime indicano che, nel caso in cui l’orbita fosse circolare, la luna compirebbe un giro intero attorno a Makemake in poco più di 12 giorni.
La stima dell’orbita sarà determinante nel risolvere la questione relativa all’origine della luna. Nel caso di un’orbita circolare, MK 2 potrebbe essere il prodotto di una collisione tra Makemake e un oggetto della fascia di Kuiper. Se invece l’orbita risultasse fortemente ellittica, l’ipotesi più plausibile è che si tratti di un oggetto catturato gravitazionalmente dal pianeta nano. In entrambi i casi l’evento sarebbe avvenuto svariati miliardi di anni fa, quando il Sistema solare era ancora molto giovane.
La scoperta di MK 2 potrebbe risolvere anche un altro mistero relativo a Makemake. Una serie di studi nell’infrarosso aveva rivelato che la superficie del pianeta nano è quasi interamente luminosa e fredda, ma che alcune sue aree appaiono più calde. Gli astronomi avevano proposto che questa discrepanza fosse dovuta alla presenza di regioni più scure sulla superficie di Makemake, che verrebbero riscaldate dal Sole. Tuttavia, a meno che Makemake non si trovi orientato in maniera peculiare, queste macchie scure avrebbero dovuto tradursi in variazioni sostanziali della luminosità del pianeta nano nel corso della sua rotazione, ma questo tipo di variabilità non è mai stata osservata.
I dati infrarossi raccolti in passato non avevano la risoluzione sufficiente a separare i contributi di Makemake e MK 2. Una successiva analisi effettuata dal team sulla base delle osservazioni di Hubble suggerisce che l’eccesso di calore rilevato possa essere dovuto al passaggio di MK 2, dotato di una superficie scura.
Ci sono diversi motivi per cui la luna di Makemake potrebbe avere una superficie scura, sebbene si trovi in orbita attorno a un pianeta nano brillante. Una possibilità è che MK 2 sia troppo piccolo per poter trattenere gravitazionalmente attorno a sé una crosta ghiacciata, che sarebbe col tempo sublimata esponendo gli strati inferiori. Questo avrebbe reso la luna simile alle comete e ad altri oggetti della fascia di Kuiper, ovvero caratterizzata da una superficie molto scura.
Quando nel 1978 è stato scoperto Caronte, gli astronomi hanno potuto ottenere una stima di massa del sistema che forma insieme a Plutone. Il risultato ha mostrato che Plutone aveva una massa centinaia di volte più piccola di quanto originariamente stimato al momento della sua scoperta, nel 1930. Grazie alla scoperta di Caronte gli astronomi sono riusciti a sapere qualcosa in più di Plutone, e si trattava di un’informazione di fondamentale importanza. «Questo è il tipo di impatto che può avere la scoperta di un satellite», conclude Parker.