Giove, il guardiano del sistema solare

Dopo la panoramica della volta scorsa, oggi andremo ad analizzare nel dettaglio la “corte reale” del sistema solare, ovvero i sistemi lunari e satellitari di Giove. Come ogni re che si rispetti, ha un seguito decisamente notevole: si calcola ad oggi che i satelliti regolari siano settantanove rendendo Giove il pianeta del sistema solare con il secondo più grande corteo di satelliti aventi orbite ragionevolmente sicure. I satelliti maggiori vengono definiti medicei o galileani e furono scoperti nel 1610 da Galileo Galilei: essi furono i primi oggetti celesti scoperti in orbita ad un corpo che non fosse la nostra terra o il sole. Verso la fine del XIX secolo sono state scoperte decine di satelliti di dimensioni minori, battezzati con nomi di amanti, conquiste o figlie di Zeus (equivalente greco del dio romano Giove). Il numero esatto di satelliti non potrà mai essere conosciuto esattamente, dal momento che anche i frammenti ghiacciati che compongono i deboli anelli di Giove possono essere considerati tali. Peraltro, l’Unione Astronomica Internazionale non ha mai voluto definire una chiara linea di distinzione tra satelliti minori e grandi frammenti ghiacciati.

Dato che la distinzione non è rigorosamente definita, i satelliti di Giove possono essere classificati come “regolari” ed “irregolari”: i regolari sono composti da corpi omogenei fra loro per parametri fisici ed orbitali, mentre gli irregolari sono sostanzialmente degli oggetti più piccoli, più distanti e con orbite più eccentriche rispetto ai satelliti regolari. Inoltre, vi sono altre due categorie di satelliti: quelli interni ed il gruppo cosiddetto “principale” (medicei).

I satelliti interni, anche detti Gruppo di Amaltea, orbitano molto vicini a Giove; di essi fanno parte in ordine di distanza dal pianeta: Metis, Adrastea, Amaltea e Tebe. I due più interni compiono la loro orbita in meno di un giorno gioviano (Il giorno gioviano é pari a <10H), mentre gli ultimi due sono rispettivamente il quinto e il settimo satellite più grande del sistema. Le osservazioni inducono a ritenere che Amaltea, il membro più grande del gruppo, non si sia formato in corrispondenza della sua attuale orbita, ma molto più lontano dal pianeta o che costituisca un corpo formatosi indipendentemente, e in seguito catturato dall’attrazione gravitazionale di Giove. Questi satelliti, assieme a numerosi altri corpi più piccoli ancora da individuare, alimentano e stabilizzano il sistema di anelli del pianeta: Metis ed Adrastea contribuiscono a mantenere l’anello principale, mentre Amaltea e Tebe mantengono gli anelli Gossamer.

Il Gruppo principale (Satelliti medicei o galileiani) è costituito dai quattro satelliti più massicci del sistema: Ganimede, Callisto, Io ed Europa. Con dimensioni superiori a quelle di qualunque altro pianeta nano, i satelliti medicei costituiscono, se si escludono i pianeti e il Sole, alcuni dei corpi più grandi del sistema solare: a livello di grandezza sono rispettivamente il primo, il terzo, il quarto e il sesto dei satelliti naturali più grandi, inoltre, essi contengono quasi il 99,999% della massa totale in orbita attorno al pianeta. Io, Europa e Ganimede sono tra loro in risonanza orbitale, rispettivamente 1:2:4. I modelli suggeriscono che i satelliti medicei si siano formati dal lento aumento della materia presente nel disco circumplanetario di Giove. Stiamo parlando di un arco temporale dell’ordine di decine di milioni di anni, come nel caso di Callisto.

I satelliti irregolari sono sostanzialmente degli oggetti più piccoli, più distanti e con orbite più eccentriche rispetto ai satelliti regolari. Essi costituiscono delle famiglie, o gruppi, i cui elementi hanno sia i valori dei parametri orbitali (semiasse maggiore, inclinazione, eccentricità), che la composizione, molto simili; si ritiene che si tratti, almeno in parte, di famiglie collisionali che si sono originate dalla frammentazione di un corpo originario più grande a seguito dell’impatto con asteroidi catturati dal campo gravitazionale di Giove. Le famiglie sono denominate a partire dall’oggetto più grande che ne fa parte. L’identificazione delle famiglie satellitari è sperimentale; si riconoscono due principali categorie, che differiscono per il senso in cui orbita il satellite: i satelliti progradi, che orbitano nello stesso senso di rotazione di Giove, e quelli retrogradi, che orbitano in senso opposto. Queste due categorie a loro volta assommano le diverse famiglie.

Satelliti progradi: Temisto è il più interno dei satelliti irregolari e non fa parte di nessuna famiglia conosciuta. Il gruppo di Imalia, le cui componenti si estendono sino a circa 1,4 milioni di km dal pianeta, hanno mediamente un’inclinazione di 27,5 ± 0,8° ed eccentricità comprese tra 0,11 e 0,25. Si ipotizza che la famiglia si sia formata dalla frattura di un asteroide originario della fascia principale. Carpo è il più esterno dei satelliti progradi e non fa parte di alcuna famiglia nota.

Satelliti retrogradi: derivano da asteroidi che furono catturati dalle regioni più esterne del disco circumplanetario che circondava Giove mentre il sistema solare era ancora in formazione e furono in seguito frammentati a seguito di impatti. La loro distanza da Giove è tale che li rende soggetti all’influenza del campo gravitazionale del Sole. S/2003 J 12 è il più interno di questa classe e non fa parte di alcuna famiglia nota. Il gruppo di Carme, le cui componenti hanno semiassi maggiori non superiori a 1,2 milioni di km, inclinazioni medie di 165,7 ± 0,8° ed eccentricità comprese tra 0,23 e 0,27. Solo S/2003 J 10 si discosta parzialmente da questi parametri, per via dell’elevata eccentricità della sua orbita. Le lune di questa famiglia sono molto omogenee per quanto riguarda il colore, tendente al rossastro, e si ritiene che si siano originate da un ancestrale asteroide di tipo D, probabilmente uno dei troiani di Giove. Il gruppo di Ananke, le cui componenti si estendono fino a 2,4 milioni di km, hanno inclinazioni dell’ordine dei 145,7° e 154,8° ed eccentricità tra 0,02 e 0,28. La maggior parte dei membri del gruppo appaiono grigi e si ritiene che costituiscano i frammenti di un originario asteroide catturato da Giove. Solo gli otto membri principali (S/2003 J 16, Mneme, Euante, Ortosia, Arpalice, Prassidice, Tione, Telsinoe, Ananke e Giocasta) rispettano tutti i parametri, mentre i rimanenti otto corpi se ne discostano in parte. Il gruppo di Pasifae appare piuttosto sparpagliato, con un’estensione media di 1,3 milioni di km, inclinazioni comprese tra 144,5° e 158,3° ed eccentricità tra 0,25 e 0,43. Anche i colori dei membri variano significativamente, dal rosso al grigio, il che sarebbe il risultato di multiple collisioni tra asteroidi di differenti classi. Sinope, talvolta inclusa nel gruppo di Pasifae, è rosso e, data la sua marcata differenza in inclinazione rispetto agli altri membri della famiglia, si ritiene che sia stato catturato indipendentemente; Pasifae e Sinope sono inoltre vincolati in una risonanza secolare con Giove. Data la sua evidente dispersione, potrebbe trattarsi di un antico gruppo di satelliti in fase di progressiva disgregazione, oppure di un semplice raggruppamento di corpi privi di un’origine comune. S/2003 J 2 e S/2011 J 1 non fanno parte di nessuna famiglia conosciuta.

Nel prossimo articolo parlerò dell’atmosfera gioviana per poi continuare con l’esplorazione del sistema solare esterno, procedendo verso gli altri giganti gassosi.