Fascia di Kuiper: cos’è, dove si trova e cosa c’è al suo interno

Fascia di Kuiper: origini e studi condotti nel Novecento

Nel 1930 gli astronomi Frederick C. Leonard e Armin Otto Leuschner furono i primi a ipotizzare la possibilità di scoprire oltre Plutone e che questo fosse solo uno dei tanti oggetti orbitanti molto lontani.

Nel 1943 Kenneth E. Edgeworth intuì che lo spazio oltre Nettuno poteva essere composto da frammenti derivanti dal disco proto-planetario: l’idea era che il sistema solare non poteva terminare bruscamente con l’orbita di Nettuno, teorizzando così la presenza di corpi più distanti. Nel 1951 Gerard Kuiper ipotizzò che la fascia fosse si presente all’epoca della formazione del sistema solare, ma poi fosse andata dispersa completamente.

Contributi maggiori a questa teoria furono dati da: Al G. W. Cameron nel 1962, da Fred L. Whipple nel 1964, e da Julio Ángel Fernández nel 1980. Il 30 agosto 1992 da David Jewitt e Jane X. Luu scoprirono il primo oggetto trans-nettuniano.

In conseguenza a questa scoperta la fascia venne nominata come fascia di Kuiper. Tuttavia alcuni studiosi ritengono che il merito della scoperta non sia da attribuire ne a Kuiper ne a Edgeworth in quanto essi non produssero materiale di rilievo, dando maggior credito ad altri scienziati.

Il 19 gennaio 2006 è stata lanciata la prima sonda spaziale che esplorerà la fascia di Kuiper: la New Horizons. La missione guidata da Alan Stern del Southwest Research Institute andrà a studiare un oggetto con diametro compreso tra 40 e 90 km e di colore bianco o grigio. Il 15 ottobre 2014 la NASA ha annunciato di aver individuato diversi KBO che potrebbero costituire l’obiettivo della New Horizons

Che cos’è e cosa contiene la fascia di Kuiper?

La fascia di Kuiper, anche detta fascia di Edgeworth-Kuiper, prende il nome da i due astronomi Gerard Peter Kuiper e Kenneth Edgeworth.

I due studiosi ipotizzarono la presenza di un sistema di corpi celesti medio piccoli, situati nelle zone remote del sistema solare. La fascia di Kuiper è infatti una regione del sistema solare che si estende oltre l’orbita di Nettuno. Composta principalmente da oggetti di piccole dimensioni, simile come struttura alla fascia principale degli asteroidi si presenta tuttavia più massiccia è più estesa.

Individuare gli oggetti che compongono la fascia non è facile: la maggior parte di essi è di piccole dimensioni: tra i 10 e i 15 km di diametro e si muovono molto lentamente.

Per completare l’orbita attorno al sole questi corpi possono impiegare centinaia di anni. Ad oggi sono stati scoperti circa 1.000 oggetti orbitanti all’interno della fascia di Kuiper ma si ipotizza che ne siano presenti più di 100.000.

Questi oggetti possono essere di natura rocciosa o più comunemente essere composti da sostanze volatili ghiacciate come il metano, l’ammoniaca e l’acqua. Questa composizione in molti casi è paragonabile a quella che si trova nelle comete, ma questi corpi non orbitando vicino al Sole non sviluppano la caratteristica coda. Nonostante l’alto numero di corpi celesti presenti si ritiene che la loro massa totale non superi un decimo di quella terrestre. Anche se la maggior parte degli oggetti orbitanti è di piccole dimensioni, all’interno della fascia di Kuiper esistono corpi celesti notevolmente più grandi. Ad esempio i tre pianeti nani più massicci: Plutone, Makemake e Haumea; rispettivamente di: 2370, 1800 e 1500 km di diametro misurati all’equatore. Tra gli elementi più grandi si trova anche Caronte, il satellite di Plutone con i suoi 1027 km di diametro.

Gli oggetti presenti nella fascia di Kuiper si dividono in due categorie: KBO di tipo caldo e KBO di tipo freddo, questa distinzione non si applica riguardo alla temperatura, come si potrebbe immaginare, ma riguarda il comportamento delle particelle di gas.

Gli oggetti definiti KBO freddi seguono delle traiettorie simili a quelle degli altri pianeti del sistema solare, cioè seguono delle orbite piuttosto circolari seguendo quasi perfettamente il piano dell’ellissi. Gli oggetti caldi invece hanno un comportamento più simile a quello delle comete, o stelle cadenti: percorrono orbite irregolari, più allungate e con delle inclinazioni maggiori rispetto al piano.

Fascia di Kuiper: ecco come si è formata nel nostro sistema solare

Studi mirati a comprendere di più sulla formazione e sulla struttura di questa zona remota del nostro sistema solare sono ancora in corso, la messa in opera di alcuni grandi telescopi dovrebbe aiutare a portare nuove risposte e chiarire molti dubbi.

I piccoli oggetti costituenti la fascia di Kuiper sono frammenti del disco proto-planetario formatosi attorno al Sole miliardi di anni fa. Secondo il modello di Nizza, modello fisco che spiega la formazione dinamica del sistema solare, gli oggetti che non sono riusciti a fondersi dando vita a pianeti sono stati spinti oltre l’orbita di Nettuno dall’iterazione dei pianeti stessi. Alcuni di questi corpi tuttavia orbitano attorno a Giove e Nettuno e vengono chiamati asteroidi Troiani.

Studi hanno ipotizzato che la struttura della fascia di Kuiper è stata fortemente influenzata da Giove e Nettuno. Gli stessi studi, inoltre, portano a supporre che Urano e Nettuno in realtà fossero nati ben più vicino a Giove per poi migrare verso l’esterno a causa dello scattering gravitazionale provocato dai due pianeti massicci Giove e Saturno. Lo spostamento di Nettuno verso l’esterno causò la dispersione di molti oggetti presenti nella fascia di Kuiper, spostando le orbite di questi anche oltre il limite della fascia stessa.

Dove si trova la fascia di Kuiper?

La Fascia di Kuiper è una sorta di cintura composta principalmente da corpi di ghiaccio e sita appena oltre l’orbita del pianeta Nettuno, ai confini del Sistema Solare. Presenta una forma schiacciata e custodisce all’interno 100 mila corpi celesti, difficilmente individuabili.

Prende il nome dall’olandese Gerard Kuiper che nel 1951 era assorto negli studi della nebulosa presente attorno al Sistema Solare. Egli affermò che quest’area non poteva avere confini netti che coincidevano con l’orbita di Nettuno.

L’importanza della Fascia di Kuiper è legata alle origini del Sistema Solare: si pensa che molti corpi celesti che la compongono siano i residui della formazione dei pianeti, scagliati in questa zona nel momento della collisione con pianeti giganti.

– Quali sono i pianeti che fanno parte della fascia di Kuiper?

I corpi celesti che si trovano nella Fascia di Kuiper non impercettibili e si muovono anche molto lentamente, impiegando infatti centinaia di anni per orbitare completamente intorno al Sole. Spesso risentono della forza gravitazionale dei pianeti gassosi che compongono il Sistema Solare, tanto che in molti casi sono spinti ad attraversare in particolare l’orbita di Nettuno, per poi essere catapultati al di fuori dello stesso Sistema Solare; in altri casi invece si ritrovano ad attraversare la parte più interna delle orbite di pianeti terrestri o gassosi, avvicinandosi moltissimo a essi.

In ogni caso hanno un diametro che può anche superare i 100 km: fino a qualche anno fa il più grande oggetto di questa cintura era considerato Plutone, fino a quando nel 2005 è stato scoperto 2003 UB 313, oggetto cosmico oggi noto come Eris. Tra gli altri corpi celesti presenti nella Fascia di Kuiper ci sono i pianeti nani Haumea e Makemake, satelliti come la luna di Plutone, Caronte e infine i Plutini, simili a Plutone ma di piccole dimensione.

Nube di Oort e fascia di Kuiper: differenze e somiglianze

La Nube di Oort prende il nome dall’olandese Jan Hendrik Oort, l’astronomo che individuò questa nube presente nell’eliosfera, oltre la Fascia di Kuiper e quindi oltre il Sistema Solare, risentendo pochissimo dell’influenza del Sole. La Nube di Oort è composta da detriti cosmici, molti dei quali originati dalla stessa nube proto-planetaria dalla quale sono nati alcuni pianeti del Sistema Solare più di 4,5 miliardi di anni fa.

Ad accomunare la Nube di Oort con la Fascia di Kuiper è la formazione al loro interno di comete: solo che nella prima si tratta di comete non periodiche, le quali hanno un periodo orbitale di più di 200 anni e non fanno parte del Sistema Solare, attraversandolo pochissime volte in migliaia di anni oppure mai. Nella Fascia di Kuiper si formano invece le comete periodiche, che hanno un periodo orbitale molto inferiore ai 200 anni. La Nube di Oort ha una forma sferica ed è quindi esterna al Sistema Solare, circondandolo, mentre la Fascia di Kuiper rappresenta sostanzialmente i confini del Sistema Solare e ha una forma vagamente sferica.