Oltre l’ultimo dei giganti del sistema solare, Nettuno, si estende una vasta regione dello spazio dove orbitano attorno al Sole un enorme numero di pianeti nani (Plutone è diventato il primo di essi) e di altri corpi celesti di piccole dimensione.
A ipotizzare l’esistenza di questa vasta regione di spazio è stato Gerard Kuiper (1905 – 1973), considerato da molti il padre della moderna scienza planetaria, noto per le sue numerose scoperte e predizioni tra le quali ricordiamo: l’anidride carbonica, componente importante dell’atmosfera di Marte; La scoperta di Miranda, la quinta luna di Urano; la dimostrazione che le calotte polari di Marte sono composte da acqua ghiacciata e non da anidride carbonica come si era precedentemente ipotizzato.
Quella regione buia e fredda è chiamata oggi “Kuiper Belt” in suo onore.
Jonathan Lunine della Cornell University, uno scienziato che utilizzerà il James Webb Space Telescope per studiare alcuni di questi obiettivi ha spiegato: “Questi sono oggetti che si trovano nel cimitero della formazione del sistema solare. Si trovano in un posto dove potrebbero durare miliardi di anni, e non ci sono molti posti come quello nel nostro sistema solare. Ci piacerebbe sapere come sono”.
Lunine e i suoi colleghi hanno un obiettivo, studiare questi corpi per scoprire quali ghiacci erano presenti nel Sistema Solare primitivo. Gli scienziati vogliono confrontare questi mondi e la loro attività geologica e atmosferica con i pianeti maggiori.
Gli oggetti della fascia di Kuiper sono molto freddi e deboli, eppure emettono luce infrarossa, una lunghezze d’onda che i nostri occhi non possono vedere. Il James Webb Space Telescope è progettato specificamente per rilevare la luce infrarossa. Per studiare questi oggetti distanti, gli scienziati useranno una tecnica chiamata spettroscopia, che divide la luce nei suoi singoli colori per determinare le proprietà della materia che la emettono.
Gli oggetti che compongono la cintura di Kuiper hanno dimensioni diverse. Alcuni di essi si presentano in coppie, altri sono raggruppamenti di tre o più oggetti, altri ancora posseggono lune e anelli. I colori che mostrano sono sicuramente indicativi della loro storia di formazione o dovuto a una diversa esposizione alla luce del Sole.
Come ha spiegato Heidi Hammel, scienziata interdisciplinare del Webb per le osservazioni del sistema solare e vicepresidente per la scienza presso l’Associazione delle università per la ricerca in astronomia (AURA) a Washington, DC: “Alcuni sembrano di colore più rosso, altri sono più blu. Perché?. Utilizzando Webb, saremo in grado di ottenere informazioni sulla chimica delle superfici che potrebbero essere in grado di darci alcuni indizi sul perché ci sono queste diverse popolazioni nella fascia di Kuiper”.
Tra Giove e Nettuno si trova una diversa popolazione di oggetti chiamati centauri. Questi oggetti sono piccoli corpi del sistema solare espulsi dalla Cintura di Kuiper. Oltre ad osservare direttamente gli attuali oggetti della Cintura, il programma del JWST comprende anche lo studio dri corpi del sistema solare che sono stati allontanati dalla Cintura stessa.
Questi ex oggetti della Cintura di Kuiper hanno orbite che sono state drammaticamente disturbate, portandole significativamente più vicino al Sole. Come ha spiegato John Stansberry dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, nel Maryland, alla guida di un team diverso che utilizzerà Webb per studiare gli oggetti della cintura di Kuiper:
“Poiché attraversano le orbite di Nettuno, Urano e Saturno, i centauri hanno vita breve. Quindi in genere restano in giro solo per circa 10 milioni di anni. A quel punto, hanno un’interazione con uno dei pianeti principali che è molto forte, e vengono gettati nel Sole o espulsi dal sistema solare”.
Un altro corpo di interesse per il James Webb Space Telescope è la luna di Nettuno, Tritone, la più grande delle 13 lune del gigante di ghiaccio, che ha molte similitudini con Plutone.
Come ha spiegato Hammel: “Anche se è la luna di Nettuno, abbiamo prove che suggeriscono che si tratta di un oggetto della cintura di Kuiper che si è avvicinato troppo a Nettuno in qualche momento del suo passato, ed è stato catturato in orbita attorno a Nettuno. Tritone è stato studiato dalla sonda Voyager 2 nel 1989. I dati del veicolo spaziale ci forniranno una ‘verità fondamentale’ molto importante per le nostre osservazioni Webb degli oggetti della fascia di Kuiper”.
Ecco un piccolo campione di alcune delle dozzine di oggetti attuali e precedenti della Cintura di Kuiper che il James Webb osserverà: Plutone e Caronte: Il pianeta nano Plutone e la sua luna più grande, Caronte, sono due dei più noti oggetti della Cintura di Kuiper.
Plutone possiede un’atmosfera, foschia e stagioni. Ha inoltre attività geologica sulla sua superficie e potrebbe celare un oceano sotto la sua superficie. Oltre a Caronte, ospita altre quattro lune: Nix, Hydra, Styx e Kerberos. I dati Webb completeranno le osservazioni fatte dal veicolo spaziale New Horizons della NASA.
Eris: Quasi delle dimensioni di Plutone, Eris è il secondo pianeta nano più grande conosciuto nel sistema solare. Nel suo punto più lontano, la misteriosa Eris è più di 97 volte più distante dal Sole della Terra. A causa della sua distanza, è difficile da osservare, ma il JWST darà modo agli scienziati di capire quali tipi di ghiaccio ci sono sulla sua superficie.
Sedna: Con la sua tonalità rosso intenso, Sedna si trova in realtà oltre la Cintura di Kuiper principale. Impiega circa 11.400 anni per completare un’orbita intorno al Sole e si stima che il punto più lontano di quell’orbita altamente allungata sia 940 volte la distanza della Terra dal Sole.
Haumea: Questo grande corpo in rapida rotazione è a forma di uovo e gli scienziati vorrebbero sapere perché. Oltre alle lune, sembra anche avere un sistema di anelli. Con il JWST, gli scienziati sperano di saperne di più su come si sono formati quegli anelli.
Chariklo: è il più grande dei cosiddetti centauri, Chariklo è anche il primo asteroide trovato ad avere un sistema di anelli. Era il quinto sistema di anelli trovato nel nostro sistema solare, dopo Saturno, Giove, Urano e Nettuno. Si ritiene che gli anelli siano larghi tra due e quattro miglia.
Un altro programma, chiamato Target of Opportunity, osserverà un oggetto della Cintura di Kuiper che passa davanti a una stella. Chiamato occultazione, questo tipo di osservazione può rivelare le dimensioni dell’oggetto .
I pochi veicoli spaziali che hanno attraversato la Cintura di Kuiper hanno potuto studiare questi oggetti misteriosi solo per un lasso di tempo molto breve. Con il JWST, gli astronomi possono studiare più oggetti della Cintura di Kuiper per un periodo di tempo prolungato. Il risultato saranno nuove informazioni sulle prime fasi della storia del nostro sistema solare.
