Il 23 settembre 1846 Johann Gottfried Galle osserva Nettuno

Johann Gottfried Galle (Radis, 9 giugno 1812 – Potsdam, 10 luglio 1910) è stato un astronomo tedesco. Grazie all’assistenza dell’allievo Heinrich Louis d’Arrest, riuscì per primo ad osservare il pianeta Nettuno il 23 settembre 1846. La posizione prevista del pianeta gli era stata fornita dai calcoli del matematico ed astronomo francese Urbain Le Verrier dell’Osservatorio di Parigi. Cominciò a lavorare come assistente di Johann Franz Encke nel 1835, subito dopo il completamento dell’Osservatorio di Berlino. Nel 1851 si mosse verso Breslavia per diventare professore di astronomia ed divenne presto direttore dell’osservatorio locale. Durante la sua carriera studiò le comete e nel 1894 (con l’aiuto del suo figlio Andreas Galle) pubblicò una lista di 414 comete. Egli stesso precedentemente scoprì tre comete (dal 2 dicembre 1839 al 6 marzo 1840). L’ipotesi di Galle sulla presenza di un nuovo corpo planetario, messa a punto nel 1845, derivava da una riduzione e una discussione critica delle osservazioni di Ole Rømer dei transiti meridiani delle stelle e dei pianeti, eseguite nei giorni dal 20 ottobre al 23 ottobre 1706. Intorno al 1845, Galle, trasmise una copia delle sue considerazioni a Urbain Le Verrier, ma ebbe una risposta soltanto l’anno successivo, il 18 settembre 1846. Le Verrier raggiunse Galle il 23 settembre dello stesso anno e gli suggerì di osservare una determinata regione del cielo per trovare il nuovo pianeta, in grado di spiegare le perturbazioni nell’orbita di Urano. La stessa notte, dopo che Encke, nonostante il suo scetticismo, gli diede il permesso, fu trovato un oggetto che, nelle successive due serate di osservazioni, si confermò essere l’ottavo pianeta del sistema solare: Nettuno.

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Le “strane” lune di Nettuno

Il pianeta Nettuno ha quattordici satelliti naturali, che prendono il nome dalle divinità marine minori della mitologia greca. Il più grande di essi è di gran lunga Tritone, scoperto da William Lassell il 10 ottobre 1846, solo 17 giorni dopo la scoperta di Nettuno. Dovette passare più di un secolo prima della scoperta del secondo satellite naturale, Nereide. Tra le lune con massa planetaria, Tritone è l’unico satellite irregolare, con un’orbita che è retrograda rispetto alla rotazione di Nettuno e inclinata rispetto all’equatore dello stesso, il che sta ad indicare che probabilmente non si è formato con Nettuno ma ne è stato invece catturato gravitazionalmente. Il secondo satellite irregolare più grande del Sistema Solare, la luna di Saturno Febe, ha solo lo 0,03% della massa di Tritone. La cattura di Tritone, verificatasi probabilmente qualche tempo dopo la formazione del sistema satellitare, fu un evento catastrofico per i satelliti originari di Nettuno, le cui orbite subirono perturbazioni in misura tale da farli collidere fino a formare un disco di macerie. Tritone è abbastanza massiccio da aver raggiunto l’equilibrio idrostatico e da riuscire a mantenere una sottile atmosfera capace di formare nubi e foschie. All’interno di Tritone ci sono sette piccoli satelliti regolari con orbite dirette giacenti in piani vicini al piano equatoriale di Nettuno; qualcuno orbita tra gli anelli di Nettuno. Dei sette satelliti, il più grande è Proteo. Essi si sono formati dal disco di macerie generato dopo la cattura del Tritone e dopo che l’orbita di quest’ultimo era diventata circolare. All’esterno di Tritone, ci sono altri sei satelliti irregolari, tra cui Nereide, con orbite ad alta inclinazione e molto più lontane da Nettuno: tre di essi hanno orbite dirette, mentre quelle degli altri sono retrograde. In particolare, Nereide ha un’orbita insolitamente stretta ed eccentrica per un satellite irregolare; secondo un’ipotesi, una volta era stato un satellite regolare che, alla cattura di Tritone, fu così perturbato da assumere la sua attuale posizione. I due satelliti irregolari più esterni di Nettuno, Psamate e Neso, hanno le orbite più estese di tutti i satelliti naturali scoperti fino ad oggi nel Sistema Solare. Le lune di Nettuno possono essere suddivise in due gruppi: regolari e irregolari. Il primo gruppo comprende le sette lune interne, che seguono orbite circolari dirette giacenti nel piano equatoriale di Nettuno. Il secondo gruppo è costituito da tutte le altre lune, tra cui Tritone. Esse seguono perlopiù orbite eccentriche e inclinate, spesso retrograde e lontano da Nettuno; l’unica eccezione è Tritone, che orbita vicino al pianeta seguendo un’orbita circolare, retrograda e inclinata. In ordine di distanza da Nettuno, le lune regolari sono: Naiade, Talassa, Despina, Galatea, Larissa, S/2004 N 1, e Proteo. Naiade, la luna regolare più vicina, è anche la seconda più piccola tra le lune interne (dopo la scoperta di S/2004 N 1), mentre Proteo è la luna regolare più grande (la seconda più grande di Nettuno). Le lune interne sono strettamente associate con gli anelli di Nettuno. I due satelliti più interni, Naiade e Talassa, orbitano tra l’anello Galle e l’anello Le Verrier.[4] Despina potrebbe essere una luna pastore dell’anello Le Verrier, in quanto la sua orbita si trova proprio all’interno di questo anello. La luna successiva, Galatea, orbita appena dentro al più importante anello di Nettuno, l’anello Adams. Questo anello è molto stretto, con una larghezza non superiore a 50 km, e ha incorporati cinque archi brillanti. La gravità di Galatea tende a confinare le particelle dell’anello in una regione limitata in direzione radiale, non permettendo così all’anello di allargarsi.

In ordine di distanza dal pianeta, le lune irregolari sono: Tritone, Nereide, Alimede, Sao, Laomedea, Neso e Psamate, un gruppo che comprende oggetti con orbite sia dirette che retrograde. Le cinque lune più esterne sono simili alle lune irregolari degli altri pianeti giganti; si ritiene che siano state catturate gravitazionalmente da Nettuno, a differenza dei satelliti regolari, che probabilmente si sono formati in situ. Nereide è la terza luna di Nettuno per grandezza. Ha un’orbita diretta e molto eccentrica. Si ritiene che sia stato un satellite regolare, successivamente spostato nella sua orbita attuale dalle interazioni gravitazionali durante la cattura di Tritone. Tracce di ghiaccio d’acqua sono state rilevate spettroscopicamente sulla sua superficie. Tra le altre lune irregolari, Sao e Laomedea seguono orbite dirette, mentre Alimede, Psamate e Neso seguono orbite retrograde. Data la somiglianza delle loro orbite, è stato proposto per Neso e Psamate un’origine comune dalla rottura di una luna più grande. Psamate e Neso hanno le orbite più estese di tutti i satelliti naturali scoperti nel Sistema Solare ad oggi. Impiegano 25 anni per orbitare Nettuno a una distanza media di 125 volte quella tra la Terra e la Luna. Nettuno ha la sfera di Hill più estesa nel sistema solare, grazie soprattutto alla sua grande distanza dal Sole; questo gli permette di mantenere il controllo di lune così lontane.

La distribuzione della massa delle lune di Nettuno è la più sbilanciata tra quelle dei satelliti degli altri giganti gassosi del Sistema Solare. Una luna, Tritone, contribuisce per quasi tutta la massa del sistema, mentre tutte le altre lune contribuiscono insieme solo per uno 0,3 per cento circa. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che Tritone è stato catturato successivamente alla formazione del sistema satellitare originario di Nettuno, gran parte del quale potrebbe essere stato distrutto durante il processo di cattura. Durante la fase della cattura, l’orbita fortemente eccentrica di Tritone gettò caos nelle orbite dei satelliti interni originari di Nettuno, facendoli collidere e riducendoli a un disco di macerie. Ciò significa che verosimilmente gli attuali satelliti interni di Nettuno non sono i corpi originari che si formarono insieme ad esso. Solo dopo che l’orbita di Tritone era diventata quasi circolare, alcune macerie poterono accrescere nuovamente nelle lune regolari di oggi. Questa considerevole perturbazione potrebbe essere forse la ragione per cui il sistema satellitare di Nettuno non segue il rapporto di 10 000:1 tra massa del pianeta madre e quella globale di tutte le sue lune verificato nei sistemi satellitari degli altri giganti gassosi. Il meccanismo di cattura di Tritone è stato oggetto di diverse teorie nel corso degli anni, una delle quali ipotizza che Tritone fu catturato in un incontro a tre corpi. In questo scenario, Tritone è il membro superstite di un oggetto binario della fascia di Kuiper scombussolato dal suo incontro con Nettuno.

Tritone mappato da cima a fondo

Non è raro che vecchie pellicole ormai usurate dal tempo vengano restaurate tornando a nuova vita nel mondo del cinema. La stessa cosa è accaduta alle immagini che per prime hanno ritratto la luna di Nettuno, Tritone, nel lontano 1989, quando la sonda della NASA Voyager 2 effettuò il primo fly-by sorvolandola da una distanza di circa 40 mila chilometri. Adesso con queste immagini è stata realizzata la più accurata mappa globale a colori del satellite appartenente all’ultimo pianeta del Sistema solare. Paul Schenk, uno scienziato del Lunar and Planetary Institute a Houston, ha utilizzato le vecchie immagini anche per realizzare un’animazione che ricrea lo storico incontro tra Voyager 2 e la luna, avvenuto esattamente il 25 agosto di 25 anni fa.  Quella rilasciata dalla NASA è una mappa eccezionalmente dettagliata, con risoluzione di 600 metri per pixel, di uno dei principali satelliti naturali del Sistema solare esterno, nonché uno dei più massicci. L’elaborazione è stata realizzata esaltando i colori e i loro contrasti, senza però stravolgerli: secondo gli esperti le immagini dovrebbero rappresentare le tinte naturali di Tritone, anche se la strumentazione della sonda Voyager 2 possedeva una visione leggermente diversa da quella dell’occhio umano. Nel 1989, la maggior parte dell’emisfero settentrionale era nelle tenebre e non era visibile dalle ottiche della sonda della NASA: a causa della velocità di Voyager 2 (25 chilometri al secondo) e della lenta rotazione di Tritone, un solo emisfero è stato visto chiaramente a distanza ravvicinata, mentre il resto della superficie era o al buio o è stato ripreso in maniera sfocata.  “Dopo 25 anni abbiamo dimenticato forse quanto strana ed esotica sia davvero la luna Tritone!”, ha scritto Schenk in un post sul suo blog. “L’effettiva età della superficie può essere attorno ai 10 milioni di anni, il che implica chiaramente che i fenomeni geologici sono ancora piuttosto attivi oggi”, ha aggiunto. La sonda Voyager 2 non si è limitata solo a fotografare la luna, ma ha anche scoperto dei pennacchi nell’atmosfera di Tritone, che lo rendono uno degli oggetti più attivi nel Sistema solare esterno, insieme alla luna di Giove Io e alla luna di Saturno Enceladus. La mappa copre l’intervallo che va dai tre giorni precedenti all’incontro, fino a tutta la settimana successiva della traiettoria in uscita e per cercare di riprodurre, più o meno fedelmente, i colori reali sono stati utilizzati l’arancione, il verde e il blu. La mappa è un’anteprima di quello che la sonda New Horizons potrebbe mostrarci quando arriverà vicino Plutone fra un anno (il 14 luglio 2015). Gli scienziati cercheranno di comparare i dati di Tritone con quelli che varranno raccolti su Plutone per capire le differenze o le similitudini nella loro storia e nella loro formazione. Entrambi i corpi hanno avuto origine nel Sistema solare esterno, ma Tritone è stato catturato da Nettuno e ha subito una storia termica radicalmente diversa da quella Plutone. È improbabile che Plutone sia una copia esatta di Tritone, ma alcune caratteristiche della superficie e dell’interno potrebbero essere già state svelate da Voyager 2: la luna di Nettuno è leggermente più grande di Plutone, ha una densità interna e una composizione molto simile, e ha gli stessi elementi volatili ghiacciati sulla sua superficie. Su entrambi i corpi si trovano monossido di carbonio, anidride carbonica, metano e azoto ghiacciato.
di Eleonora Ferroni (INAF)
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Hubble scopre una nuova luna di Nettuno

Era sfuggita alla sonda NASA Voyager 2, che nel 1989 aveva ripreso da vicino il sistema di anelli e di lune del lontano pianeta Nettuno. Ed era sfuggita anche alle indagini che avevano portato tra il 2002 e il 2003 a individuare cinque ulteriori satelliti minori del gigante blu-verde, oltre agli otto già conosciuti. Ora, grazie a immagini riprese in passato dal telescopio spaziale Hubble, è stato scoperto  un nuovo corpo orbitante attorno al pianeta, denominato S/2004 N 1. Con un diametro massimo tra i 19 e i 20 chilometri, è la più piccola tra le lune di Nettuno, il cui numero complessivo sale così a quattordici. La nuova luna è stata scoperta da Mark Showalter del SETI Institute a Mountain View, in California, mentre studiava i deboli archi di anello, una distribuzione irregolare di materia attorno al pianeta la cui origine non è ancora stata del tutto spiegata. “Le lune e gli archi orbitano molto velocemente, per cui dovevamo ideare un metodo per seguire il loro moto e descrivere così il sistema in dettaglio,” spiega Showalter. Per trovare un punto di riferimento, Showalter ha esteso la sua ricerca molto oltre il sistema di anelli, scovando in un’immagine ripresa da Hubble un puntino bianco abbastanza evidente situato a oltre 100.000 chilometri da Nettuno, tra le orbite delle lune Larissa e Proteo. Il ricercatore ha in seguito analizzato oltre 150 fotografie di Nettuno ottenute da Hubble tra il 2004 e il 2009, dove lo stesso puntino bianco compariva più e più volte. Showalter ha potuto in questo modo calcolare un’orbita circolare per la nuova luna, che risulta compiere una rivoluzione completa attorno a Nettuno ogni 23 ore. Come abbiamo detto, la designazione provvisoria della nuova luna è S/2004 N 1, e resterà tale fino a quando l’Unione Astronomica Internazionale non sceglierà un nuovo nome, attingendolo presumibilmente dal pantheon delle antiche divinità marine, come è stato fatto finora. Molte delle lune che vediamo oggi orbitare attorno al pianeta si sono probabilmente formate dopo che Tritone, la più grande, si è stabilizzata nella sua inusuale orbita retrograda rispetto a Nettuno. Di dimensioni vicine a quella della nostra Luna, Tritone può essere un pianeta nano ghiacciato proveniente dalla fascia di Kuiper ai bordi estremi del Sistema Solare, catturato dalla gravità di Nettuno.
di Stefano Parisini (INAF)

Il campo magnetico su Nettuno

La caratteristica del campo magnetico di Nettuno è importante perché permette di capire quello che avviene nella parte più interna del pianeta.
Perché si formi un campo magnetico, si ritiene che un pianeta debba soddisfare ad alcune condizioni:
1. ci deve essere una regione interna al pianeta che è liquida;
2. ci deve essere una regione che conduce elettricità;
3. ci deve essere una fonte di energia che pone la regione in movimento e che la mantiene in movimento.
Il campo magnetico di Nettuno è inclinato di 47 gradi rispetto all’asse di rotazione del pianeta, ed è fuori asse di circa 0.55 raggi, ossia 13 500 chilometri dal centro fisico del pianeta. Questo comporta che il campo magnetico del pianeta sia originato all’interno di un mantello fluido che circola attorno ad un nucleo solido.
Le correnti elettriche producono un’azione di dinamo entro il pianeta e devono essere relativamente vicine alla superficie di quanto non lo siano nel caso della Terra, o di Giove o di Saturno.
L’intensità del campo magnetico varia in superficie e dipende di quale emisfero si misura, da un valore massimo di circa 1 Gauss nell’emisfero sud, ad un minimo di 0,1 Gauss nell’emisfero nord. Il campo magnetico all’equatore nel caso della Terra è di 0,32 Gauss in superficie.
A causa della sua insolita orientazione e dell’inclinazione dell’asse di rotazione di questo pianeta, il campo magnetico passa attraverso drammatici cambiamenti man mano che il pianeta ruota sotto l’influenza del vento solare.
Il primo dato relativo al campo magnetico di Nettuno da parte della sonda Voyager è stato il rilevamento di emissioni radio periodiche dal pianeta con una periodicità di 16,11 ore. Queste emissioni radio sono dovute alle particelle cariche intrappolate nel campo magnetico di Nettuno. La periodicità di 16.11 ore è il periodo di rotazione del pianeta, che fu confermato dalle osservazioni dei dettagli visibili sulla superficie.
Il campo magnetico ha fornito un altro indizio sulla struttura del pianeta e sul suo comportamento. Gli osservatori sulla Terra non erano mai stati in grado di determinare la durata del giorno su Nettuno. I moti delle nubi sono un debole indicatore della rotazione della massa del pianeta, poiché essi vengono perturbati dai forti venti e variano notevolmente con la latitudine.
La miglior stima che si è avuta al telescopio è stato il periodo di rotazione di circa 18 ore. Il migliore indicatore del periodo di rotazione interna del pianeta è lo studio delle onde radio periodiche generate dal campo magnetico. Lo strumento radio a bordo della sonda Voyager fu in grado di misurare queste onde radio periodiche e di determinare che velocità di rotazione dell’interno di Nettuno è di 16 ore e 7 minuti.
Il Voyager ha anche rilevato delle aurore sul pianeta, simile a quelle che si osservano nell’emisfero nord e sud del nostro pianeta. Le aurore sulla Terra si verificano quando particelle energetiche colpiscono l’atmosfera mentre spiraleggiano lungo le linee del campo magnetico. Ma a causa del complesso campo magnetico di Nettuno, le aurore sono processi molto complessi che si verificano su vaste regioni del pianeta, non solo in corrispondenza dei poli magnetici del pianeta.
La potenza delle aurore è debole, si stima circa 50 milioni di Watt, rispetto ai 100 miliardi di Watt che si misurano per quelle terrestri.
Sabrina GruppoLocale.it

Misterioso Nettuno

Nettuno è un pianeta ancora molto misterioso. E’ il pianeta più esterno del sistema solare, visitato finora da una unica sonda spaziale, Voyager 2, che transitò vicino ad esso nel 1989. Questo non vuol dire che Nettuno non venga oggi osservato e studiato.
L’immagine del pianeta e di alcuni tra i suoi satelliti (pubblicata su sito INAF) è stata realizzata nel giugno del 2011, combinando diverse osservazioni dell’Hubble Space Telescope, il telescopio spaziale frutto della collaborazione tra NASA ed ESA, in orbita intorno alla Terra.
La più luminosa delle lune visibili è Tritone, sicuramente il satellite più interessante di Nettuno, l’unica che segue un’orbita retrograda intorno al pianeta, portando i ricercatori a pensare che Tritone sia un oggetto catturato da Nettuno in un secondo momento e che non si sia formato nella stessa regione della nebulosa solare del pianeta. Tritone risulta inoltre sorprendentemente attivo geologicamente. La sua superficie è relativamente recente e povera di crateri. All’epoca del fly-by della sonda Voyager 2 presentava numerosi vulcani ghiacciati e geyser attivi.
Sono 13 le lune di Nettuno note finora.
di Livia Giacomini (INAF)

Il giorno preciso di Nettuno (15 ore, 57 minuti e 59 secondi)

La prima accurata misurazione del periodo rotazionale di Nettuno è stata determinata attraverso il periodo di rotazione di alcuni dettagli superficiali evidenti. Un giorno su Nettuno dura precisamente 15 ore, 57 minuti e 59 secondi.
Questa scoperta si aggiunge alle nostre conoscenze delle caratteristiche fondamentali di Nettuno e fornisce un meccanismo per comprendere in che modo la massa del pianeta è distribuita. Lo studio potrebbe portare anche ad una miglior comprensione del gigante gassoso in generale.
Nei primi anni Cinquanta, gli astronomi sapevano delle emissioni radio di Giove, prodotte dai campi magnetici generati dalla rotazione del nucleo interno del pianeta. […] Più di una decade dopo la Voyager 2, la missione Cassini ha scoperto che gli emisferi di Saturno possiedono due diversi periodi di rotazione. Il metodo delle radio emissioni, quindi, venne messo un po’ da parte, perchè inaccurato a causa del vento solare e di altri fattori. I pianeti gassosi ruotano come bolle di gas liquido, il che rende complicato stimare esattamente la rotazione del nucleo. Anziché utilizzare missioni molto costose, sono state visionate immagini già disponibili nell’archivio di Hubble. Lo studio, pubblicato su Icarus, rivista ufficiale della Division for Planetary Sciences of the American Astronomical Society, ha compreso centinaia di immagini molto dettagliate. Il team ha misurato la rotazione di Nettuno partendo da due ben visibili macchie superficiali, misurandone la longitudine in ciascuna immagine e determinando il tempo intercorso fino ad arrivare al periodo di rotazione. Dal momento che Nettuno ha ruotato circa 10.000 volte in 20 anni, si è potuto risalire al periodo corretto. Le macchie utilizzate sono state la Dark Spot 2 e la South Polar Feature. Il risultato è uno dei più grandi miglioramenti nella determinazione del periodo rotazionale di un pianeta gassoso degli ultimi 350 anni, da quando l’astronomo italiano Giandomenico Cassini osservò la macchia rossa di Giove.
Fonte: COSMOS (Skylive)

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