La prima immagine di Plutone ai raggi-X

Il potente occhio robotico del telescopio spaziale americano Chandra è riuscito per la prima volta a spiare il pianeta nano Plutone ai raggi-X. I dati potrebbero aiutare gli scienziati a far luce sull'ambiente spaziale che avvolge l'ex-nono pianeta, visitato poco più di un anno fa dalla sonda New Horizons.

Il telescopio Chandra è stato puntato in direzione del pianeta nano per la prima volta il 24 Febbraio 2014. Altre tre campagne osservative sono state condotte in seguito al sorvolo di New Horzions, tra il 26 Luglio e il 3 Agosto 2015, per un totale di poco più di due giorni di osservazioni - 174 kilosecondi, per la precisione. Durante le osservazioni, Chandra ha rilevato 8 fotoni con energie comprese tra 0.31 e 0.60 keV. Gli scienziati ritengono che, statisticamente, almeno sette di essi provengano dal sistema plutoniano; l'ottavo fotone potrebbe provenire da un'altra sorgente all'interno della finestra osservativa di 100 per 100 raggi plutoniani usata da Chandra.

"Abbiamo appena rilevato, per la prima volta, dei raggi-X provenienti da un oggetto nella Fascia di Kuiper, e abbiamo imparato che Plutone interagisce con il vento solare in maniera energetica e del tutto inaspettata," spiega Carey Lisse del JHUAPL. "Prevediamo che altri oggetti della Fascia di Kuiper si comportino allo stesso modo."

La scoperta ha sorpreso gli scienziati, in quanto Plutone - un mondo freddo, roccioso e privo di un campo magnetico apprezzabile - sembra non disporre di un meccanismo naturale che porti all'emissione di raggi-X.

I dati mostrano che, nella porzione di spettro elettromagnetico in cui opera Chandra, la potenza dei fotoni a raggi-X provenienti da Plutone è di circa 100-400 MW. Ciò ha portato gli scienziati a individuare tre possibili meccanismi di emissione: attività aurorali, dispersione di fotoni solari e scambio di carica tra gli ioni del vento solare e le molecole atmosferiche.

Plutone è privo di un campo magnetico; inoltre, lo spettrometro a ultravioletti Alice a bordo di New Horizons non ha osservato attività aurorali: la prima pista, dunque, è stata subito esclusa.

Secondo le analisi degli scienziati, è possibile che alcuni fotoni a raggi-X emessi dal Sole abbiano rimbalzato contro le particelle atmosferiche di Plutone per poi centrare il rilevatore di Chandra; tuttavia, l'energia dei fotoni osservati dal telescopio americano non corrisponde a quella dello spettro solare. La pista della dispersione dei fotoni solari, dunque, risulta molto improbabile, ma non impossibile.

Il terzo e ultimo meccanismo è quello più probabile, a detta degli scienziati. A risultare nell'emissione di fotoni a raggi-X sarebbe lo scambio di carica elettrica mediato dall'interazione tra gli ioni di carbonio, azoto e ossigeno presenti nel vento solare e le particelle in fuga dall'atmosfera di Plutone.

Le osservazioni condotte da New Horizons mostrano che la quantità di gas neutri in fuga dal pianeta nano - circa 60 quadrilioni di molecole al secondo - è sufficiente a ricreare il flusso di raggi-X plutoniani misurato da Chandra e pari a circa 1.5-6 quadrilioni di fotoni al secondo. Tuttavia, i dati dello strumento SWAP a bordo di New Horizons indicano che l'intensità del vento solare in prossimità di Plutone è 40 volte più basso di quanto richiesto per spiegare le osservazioni di Chandra.

"Prima delle nostre osservazioni, gli scienziati pensavano che sarebbe stato estremamente improbabile rilevare raggi-X da Plutone, il che portò in molti a chiedersi se ne sarebbe valsa la pena provarci," spiega Scott Wolk del CfA. "Prima di Plutone, il più lontano oggetto nel sistema solare di cui erano state misurate le emissioni a raggi-X erano gli anelli e il disco di Saturno."

L'apparente discrepanza tra i dati di SWAP, che indicano un vento solare piuttosto debole, e le osservazioni di Chandra, che possono essere spiegate solo modellando un vento solare molto più intenso, non è ancora stata risolta. Gli scienziati però hanno varie teorie, da una coda di gas molto più larga e lunga di quella osservata da SWAP alle spalle di Plutone a una possibile interazione tra i campi magnetici interplanetari. Una terza teoria prevede che la bassa densità del vento solare nel sistema solare esterno possa consentire la formazione di un anello, o un toroide, di gas neutri centrato lungo l'orbita di Plutone.

"Quando hai un'opportunità irripetibile come il flyby di New Horizons su Plutone, vuoi puntare ogni pezzo di vetro - ogni telescopio sulla Terra e nello spazio - in direzione dell'obiettivo," spiega Ralph McNutt, del team di New Horizons. "Unendo tutte le misurazioni, si ottiene un quadro molto più completo."

Image credit: X-ray: NASA/CXC/JHUAPL/R.McNutt et al; Optical: NASA/JHUAPL