Cerere

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Versione attuale delle 12:35, 19 set 2011

Frontespizio Della scoperta del nuovo pianeta Cerere Ferdinandea

Il pianeta nano Cerere

Cerere (secondo la designazione asteroidale, 1 Ceres, dal latino Cerēs) è, l'asteroide più massiccio della fascia principale del sistema solare; fu inoltre il primo ad essere scoperto. Il suo diametro è di circa 950 km, e la sua massa è pari al 40% di quella di tutti gli altri asteroidi della fascia principale messi insieme.

Cerere è l'unico asteroide del sistema solare interno ad essere considerato un pianeta nano, alla stregua di Plutone, Makemake, Haumea ed Eris.

La fascia di Edgeworth-Kuiper contiene ad ogni modo oggetti molto più grandi di Cerere; oltre ai pianeti nani già citati, basti ricordare Quaoar, Orco e Sedna.

Il simbolo astronomico di Cerere è una falce, di cui esistono diverse varianti ( ).

Cenni storici

L'asteroide Cerere venne individuato per la prima volta il 1° gennaio 1801 dall'astronomo italiano Giuseppe Piazzi. Piazzi lo battezzò Ceres Ferdinandea, in onore della dea romana Cerere, protettrice del grano e della Sicilia, e di Re Ferdinando III di Sicilia (anche noto come Ferdinando IV di Napoli, che nel 1816 divenne Ferdinando I delle Due Sicilie). A quel tempo Re Ferdinando si era rifugiato a Palermo a seguito della conquista del Regno di Napoli da parte della Francia nel 1798; l'aggettivo Ferdinandea cadde quindi in disuso presso la comunità internazionale. Per qualche tempo Cerere fu anche chiamato Hera, in Germania.

Cerere fu scoperto per caso. Dall'Osservatorio Nazionale del Regno delle Due Sicilie a Palermo, Piazzi stava cercando la stella catalogata da Nicolas Louis de Lacaille come Lacaille 87 poiché la sua posizione non corrispondeva a quella riportata nel catalogo zodiacale di Johann Tobias Mayer (alla fine si scoprì che Francis Wollaston, nella riedizione del catalogo Mayer, aveva commesso un errore). Il 1° gennaio 1801, Piazzi scoprì un oggetto brillante che si muoveva contro lo sfondo di stelle. La prima osservazione lo portò a ipotizzare che si trattasse di una stella fissa, non riportata dal catalogo. Nei giorni seguenti, notò che il corpo celeste non si trovava più nella posizione iniziale, e sospettò che si trattasse di una stella diversa. Le successive osservazioni lo convinsero che il nuovo astro era dotato di moto proprio.

« Risultati delle osservazioni della nuova stella scoperta il dì primo gennaio all'Osservatorio Reale di Palermo - Palermo 1801. Già da nove anni travagliando io a verificare le posizioni delle stelle che si trovano raccolte ne' vari Cataloghi degli astronomi, la sera del primo gennaio dell'anno corrente, tra molte altre cercai la 87.a del Catalogo delle stelle zodiacali dell'Abate La Caille. Vidi pertanto che era essa preceduta da un'altra, che secondo il costume, volli osservare ancora, tanto maggiormente, che non impediva l'osservazione principale. La sua luce era un poco debole, e del colore di Giove, ma simile a molte altre, che generalmente vengono collocate nell'ottava classe rispetto alla loro grandezza. Non mi nacque quindi alcun dubbio sulla di lei natura. La sera del due replicai le mie osservazioni, e avendo ritrovato, che non corrispondeva né il tempo, né la distanza dallo zenit, dubitai sulle prime di qualche errore nell'osservazione precedente: concepii in seguito un leggiero sospetto, che forse esser potesse un nuovo astro. La sera del tre il mio sospetto divenne certezza, essendomi assicurato che essa non era Stella fissa. Nientedimeno, avanti di parlarne aspettai la sera del 4, in cui ebbi la soddisfazione di vedere, che si era mossa colla stessa legge che tenuto aveva nei giorni precedenti... »

dal diario di Giuseppe Piazzi

Piazzi non poté seguire il moto di Cerere abbastanza a lungo (compì solo ventiquattro osservazioni) prima che, l'11 febbraio, l'astro entrasse in congiunzione, e diventasse quindi invisibile da Terra. Non fu così possibile determinare la sua orbita, e Cerere andò perduto.

Nonostante i buoni presupposti per la scoperta di un nuovo pianeta, Piazzi scelse una linea di pensiero più prudente e in alcune lettere ad altri astronomi annunciò semplicemente di aver individuato una cometa. In una lettera all'astronomo Barnaba Oriani di Milano, amico e conterraneo, Piazzi rivelò i suoi sospetti:

« Avevo annunciato questa stella come una cometa, ma poiché non è accompagnata da alcuna nebulosità, e inoltre il suo movimento è così lento e piuttosto uniforme, mi è venuto in mente più volte che potesse essere qualcosa di meglio di una cometa. »

In aprile, Piazzi inviò le sue osservazioni complete a Oriani, Johann Elert Bode e Jérôme Lalande a Parigi. Successivamente vennero brevemente pubblicate nell'edizione del settembre 1801 del Monatliche Correspondenz.

Il celeberrimo Carl Friedrich Gauss, a soli ventiquattro anni, riuscì a fornire agli astronomi i mezzi per recuperare l'asteroide, sviluppando un nuovo metodo di determinazione dell'orbita di un generico corpo celeste che si poteva basare su tre sole osservazioni. Il metodo era basato sull'utilizzo dei minimi quadrati, una metodologia che Gauss sviluppò appositamente per l'astronomia, ma che, data la sua bontà, si diffuse in molti altri ambiti. In poche settimane Gauss predisse la traiettoria di Cerere in base ai dati precedentemente raccolti da Piazzi e comunicò i suoi risultati a Franz Xaver, editore del Monatliche Correspondenz. Il 31 dicembre 1801, Zach e Heinrich Olbers confermarono con certezza la riscoperta di Cerere.

Johann Elert Bode pensò che Cerere fosse il "pianeta mancante" previsto da Johann Daniel Titius, orbitante fra Marte e Giove a una distanza, secondo la legge di Titius-Bode, di 419 milioni di chilometri (2,8 AU) dal Sole. A Cerere fu assegnato un simbolo planetario, e rimase elencato come pianeta in tavole e libri astronomici per circa mezzo secolo, finché non furono scoperti ulteriori pianetini. Cerere risultò essere deludentemente piccolo, e il suo disco non era distinguibile; così William Herschel coniò il termine "asteroide" ("simile a stella") per descriverlo.

Parametri orbitali

Orbita di Cerere

Cerere segue un'orbita compresa tra quelle di Marte e Giove, all'interno della Cintura principale degli asteroidi. Completa una rivoluzione intorno al Sole in 4,6 anni. L'orbita presenta un'inclinazione di 10,6° rispetto al piano dell'eclittica (valore piuttosto moderato se confrontato con i 7° dell'orbita di Mercurio ed i 17° di quella di Plutone) ed un'eccentricità di 0.08 (confrontabile con quella dell'orbita di Marte, pari a 0.09).

Il diagramma mostra le orbite di Cerere (blu) e di alcuni pianeti (bianco/grigio). Le porzioni di ogni orbita al di sotto del piano dell'eclittica sono marcate con colori più scuri, mentre la posizione del sole è marcata da un più in rosso. L'immagine in alto a sinistra è una vista polare della porzione del sistema solare all'interno dell'orbita di Giove e mostra la posizione di Cerere nello spazio tra le orbite di Marte e Giove. L'immagine in alto a destra è un ingrandimento della precedente che permette un confronto tra le posizioni dell'afelio (Q) e del perielio (q) di Cerere e di Marte. È interessante osservare che il perielio di Cerere (così come quello di diversi altri grandi asteroidi) è sul lato opposto rispetto al Sole di quello di Marte. L'immagine in basso è una vista in prospettiva che permette di confrontare l'inclinazione orbitale di Cerere con quella di Marte e Giove.

Per lungo tempo si è ritenuto Cerere il prototipo di un'omonima famiglia di asteroidi; tale raggruppamento è oggi in disuso, poiché Cerere, avendo per coincidenza parametri orbitali simili, mancava di correlazione fisica con gli altri membri della famiglia [1]. La maggior parte di questo gruppo di asteroidi va ora sotto la denominazione di famiglia Gefion, dal nome dell'asteroide dal numero di identificazione più basso appartenente alla famiglia, 1272 Gefion.

Osservazione da Terra

In alcuni punti della sua orbita, Cerere può raggiungere una magnitudine apparente pari a 7,0 per un osservatore terrestre. Un corpo celeste con un simile valore di luminosità apparente viene considerato generalmente appena troppo debole affinché possa essere visto a occhio nudo, ma in condizioni di visibilità particolari una persona dotata di una vista eccellente dovrebbe essere in grado di individuarlo senza ricorrere a binocoli o telescopi. L'unico altro asteroide della fascia principale che può essere visto a occhio nudo è Vesta [2].

Il 13 novembre 1984 fu osservata dalla Terra un'occultazione stellare da parte di Cerere; l'evento fu visibile nei cieli del Messico, della Florida e dei Caraibi.

Caratteristiche fisiche

Cerere è un caso raro fra gli asteroidi, poiché le sue dimensioni e la sua massa sono sufficienti a dargli una forma quasi sferica: si tratta, cioè, di uno sferoide stabile compresso gravitazionalmente, ovvero di un corpo planetario. L'unico altro asteroide conosciuto di questo tipo è Vesta, anche se Igea sembra essere sferoidale nelle immagini a bassa risoluzione. Altri grandi asteroidi, quali Pallade e Giunone, appaiono decisamente meno regolari.

Superficie

Cerere rapportato alla Luna.

Alcuni indizi suggeriscono che la superficie di Ceres sia relativamente calda e che l'asteroide possa possedere una tenue atmosfera e brina. Rilevazioni eseguite il 5 maggio 1991 hanno permesso di quantificare la temperatura massima (con il Sole allo zenit) in 235 K; considerando anche la distanza dal Sole al momento dell'osservazione, le stime comunemente accettate indicano al perielio una temperatura massima di ~239 K.

Vi sono alcune ambiguità per quanto riguarda le caratteristiche superficiali di Ceres. Le immagini all'ultravioletto a bassa risoluzione riprese dal telescopio spaziale Hubble nel 1995 mostrano una zona scura sulla superficie, molto probabilmente un cratere, denominato cratere Piazzi, dal nome dello scopritore. Immagini successive riprese con una maggiore risoluzione (50 km/pixel) dal telescopio Keck utilizzando ottiche adattive non hanno mostrato alcun segno di Piazzi; al contrario, due grandi regioni scure, presumibilmente crateri d'impatto, sono state indivuate durante la rotazione dell'asteroide. Immagini più recenti, riprese da Hubble fra dicembre 2003 e gennaio 2004 (coprendo l'intero periodo di rotazione di nove ore dell'asteroide e fornendo la più completa visione del corpo celeste alla data attuale), mostrano (con una risoluzione di 30 km/pixel) una misteriosa macchia bianca, la cui natura è attualmente sconosciuta [3].

Queste ultime osservazioni hanno permesso inoltre di determinare, con uno scarto di circa 5°, i valori di ascensione retta e declinazione del polo nord di Cerere oggi comunemente accettati.

Struttura interna

Recenti studi condotti da Peter Thomas della Cornell University suggeriscono che l'interno di Ceres sia differenziato; osservazioni supportate da modelli computerizzati suggeriscono la presenza di un nucleo roccioso ricoperto da un mantello ghiacciato. Il mantello, spesso 120-160 km, potrebbe contenere un volume d'acqua pari a 200 milioni di chilometri cubici, molto più della quantità complessiva di acqua dolce presente sulla Terra [4].

Esplorazione di Cerere

Nessuna sonda spaziale di fabbricazione umana ha sinora raggiunto Cerere. Il Jet Propulsion Laboratory ha sviluppato per conto della NASA la missione Dawn, progettata per visitare Cerere e Vesta. La sonda, che è stata lanciata nel mese di luglio del 2007, dovrebbe entrare in orbita attorno all'asteroide nel 2015.

Per ovviare alla mancanza di informazioni dirette, le caratteristiche della superficie di Ceres sono state studiate attraverso le numerose campagne di osservazione telescopica condotte negli ultimi anni:

• immagini all'ultravioletto riprese dall'Hubble nel 1995 con una risoluzione di 50 km/pixel [5];
• immagini in luce visibile riprese con i Telescopi Keck nel 2002 con una risoluzione di 60 km/pixel e utilizzando ottiche adattive;
• immagini riprese ancora dall'Hubble nel 2003 e nel 2004, in luce visibile e con la migliore risoluzione alla data attuale (30 km/pixel) [6].

I segnali radar provenienti dalle sonde spaziali in orbita attorno a Marte e sulla sua superficie sono stati usati per valutare la massa di Cerere, basandosi sulle minuscole perturbazioni indotte dalla sua attrazione gravitazionale sul moto del Pianeta Rosso.

Immagine di Ceres all'ultravioletto ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble nel 2001 con una risoluzione di circa 60 km/pixel. Il cratere Piazzi è la macchia scura al centro.

Elaborazione artistica di Ceres.

Immagine di Ceres ripresa dal Telescopio Spaziale Hubble nel 2003-2004 con una risoluzione di circa 30 km/pixel. La natura della macchia bianca è incerta.

Modello di Ceres (Hubble 2003-2004).

Visibilità da Terra

Influenza nella scienza e nella cultura

Cerere nella scienza

Il cerio (elemento chimico con numero atomico 58) fu scoperto nel 1803 da Jöns Jacob Berzelius e Martin Heinrich Klaproth, che lavorarono indipendentemente. Berzelius battezzò l'elemento in onore dell'asteroide da poco scoperto.

William Hyde Wollaston scoprì nel 1802 un secondo elemento, il palladio, che volle battezzare ceresio in onore del nuovo astro. Nel 1805, quando pubblicò la sua scoperta, risultò che il nome era già stato utilizzato da Berzelius. Wollaston lo cambiò così in palladio, in onore dell'asteroide Pallade.

Cerere nella fantascienza

Cerere, come altri corpi celesti, è stato spesso utilizzato o citato nella fantascienza come sede di basi e colonie spaziali.

Nel romanzo Fondazione Stileman di Joe Haldeman (Buying Time) del 1989, Cerere è sede di una società apolide, che diviene importante a causa di un progetto di ricerca segreto che cerca di reinventare il processo di ringiovanimento Stileman.

Cerere è sede di un bar nel quale si tiene un concorso di ballo, nel film statunitenseThe American Astronaut del 2001.

Nel videogioco Star Control II, la distruzione della Stazione di Cerere in seguito all'invasione della flotta Ur-Quan significa la sconfitta della specie umana e la sua successiva condizione di schiavitù.

Nel videogioco per Super Nintendo Super Metroid, Samus Aran conduce sulla Colonia Spaziale di Cerere l'ultimo Metroid sopravvissuto, schiusosi su SR388.

Una base di ricerca RAM nemica abbandonata su Cerere è una delle location del videogioco di ruolo Countdown to Doomsday.

Cerere è uno dei dieci pianeti del sistema solare nel videogioco Frontier:Elite II, scritto da David Braben e pubblicato dalla Gametek nel 1993.

Note

1^ M. S., Gaffey, M. J., A Genetic Study of the Ceres, Asteroid Family, Bulletin of the American Astronomical Society, vol. 28, pag. 1097, settembre 1996, accesso 30 ottobre 2008.

2^ Altri asteroidi possono essere visti ad occhio nudo solo in occasione di passaggi particolarmente ravvicinati alla Terra; è il caso, ad esempio, di Apofi, il cui massimo avvicinamento è previsto per il 13 aprile 2029.

3^ Largest Asteroid May Be 'Mini Planet' with Water Ice da HubbleSite, 7 dicembre 2005, accesso 30 ottobre 2008.

4^ Largest Asteroid Might Contain More Fresh Water than Earth, Bjorn Carey, Space.com, 7 settembre 2005, accesso 30 ottobre 2008.

5^ Observations reveal curiosities on the surface of asteroid Ceres dal sito del Southwest Research Institute, accesso 30 ottobre 2008.

6^ An icy interior for Ceres?, Bill Cooke, Astronomy, 12 settembre 2005, accesso 30 ottobre 2008.

Bibliografia

• Giuseppe Piazzi, Risultati delle Osservazioni della Nuova Stella, Palermo, 1801
• E. V. Pitjeva, Estimations of Masses of the Largest Asteroids and the Main Asteroid Belt From Ranging to Planets, Mars Orbiters And Landers Solar System Resarch, Vol. 39 pp. 176 (2005)
• James L. Hilton, U.S. Naval Observatory Ephemerides of the Largest Asteroids The Astronomical Journal, Vol. 117 pp. 1077 (1999)
• J. W. Parker et al Analysis of the first disk-resolved images of Ceres from ultraviolet observations with the Hubble Space Telescope, The Astronomical Journal, Vol. 123 pp. 549 (2002)
• O. Saint-Pé Ceres surface properties by high-resolution imaging from earth, Icarus, vol. 105 pp. 271 (1993).
• P. C. Thomas et al Differentiation of the asteroid Ceres as revealed by its shape, Nature, Vol. 437, pp. 224 (2005).
• D. T. Britt et al Asteroid density, porosity, and structure, pp. 488 in Asteroids III, Univeristy of Arizona Press (2002).

Voci correlate

• 2 Pallas
• Agatino San Martino Pardo

Collegamenti esterni

• Ceres ripreso dallo Smithsonian Astrophysical Observatory
• Supplemental IRAS Minor Planet Survey
• Osservatorio Astronomico di Palermo, Giuseppe S. Vaiana
• detailed essay by J. L. Hilton
• Largest Asteroid Might Contain More Fresh Water than Earth September 7, 2005 Space.com
• Hubble Space Telescope news archive [2005-09-07]
• Video che mostra la rotazione di Ceres, ricavato dalle immagini di Hubble del 2005
• Ceres "Asteroids" games for Sony PSP (PlayStation Portable)
• Dati riportati dal Jet Propulsion Laboratory