Chariklo è un piccolo corpo ghiacciato nel Sistema Solare esterno, il membro più grande della popolazione conosciuta come Centauri, in orbita tra Giove e Nettuno. Situato a più di 2 miliardi di km da noi, oltre l'orbita di Saturno, Chariklo ha un diametro di circa 250 chilometri (50 volte più piccolo della Terra) e i suoi due anelli orbitano a una distanza di circa 400 chilometri dal centro del corpo. Questi anelli erano stati scoperti nel 2013, utilizzando telescopi terrestri, mentre Chariklo passava davanti ad una stella bloccandone la luce. In quella occultazione, gli astronomi notarono con grande stupore che la stella si affievoliva due volte prima e dopo il passaggio dietro Chariklo; si trattava del primo sistema di anelli rilevati attorno a un corpo minore del sistema solare.
Per un colpo di fortuna, Chariklo era destinato ad un altro evento di occultazione nell'ottobre 2022 e Pablo Santos-Sanz, dell'Instituto de Astrofísica de Andalucía di Granada in Spagna, ha ottenuto l'approvazione per una "Target of Opportunity" sul Webb. È stato fatto un duro lavoro per identificare e perfezionare le previsioni per questo evento insolito, impossibile da prevedere senza avere a disposizione i dati astrometrici ultra-precisi del satellite europeo GAIA.
Il 18 ottobre scorso, utilizzando lo strumento NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb per monitorare da vicino la luminosità della stella Gaia DR3 6873519665992128512. Le ombre prodotte dagli anelli di Chariklo sono state rilevate chiaramente, dimostrando un nuovo modo di utilizzare Webb per esplorare gli oggetti del sistema solare. Questo "appulse" (il nome tecnico per un passaggio ravvicinato senza occultamento) è avvenuto esattamente come era stato previsto dopo l'ultima manovra di traiettoria della rotta di Webb. Si è trattato della prima osservazione di occultazione stellare mai tentata con Webb.
Crediti: NASA, ESA, CSA, Nicolás Morales (IAA/CSIC)
Nell'animazione qui sopra, ripresa dallo strumento NIRCam del Webb, Chariklo si muove e passa davanti alla stella (ferma al centro dell'immagine). Il video è basato si 63 singole osservazioni alla lunghezza d'onda di 1,5 micron (filtro F150W), ottenute in circa 1 ora lo scorso 18 ottobre. Un'attenta analisi della luminosità della stella ha rivelato che gli anelli del sistema Chariklo sono stati chiaramente rilevati.
La curva di luce dell'occultazione di Webb, riportata in apertura, ha rivelato che le osservazioni hanno avuto successo e gli anelli sono stati catturati esattamente come previsto. Essa mostra i cali di luminosità della stella quando gli anelli le sono passati davanti il 18 ottobre. Come si vede, la stella non è passata dietro Chariklo dal punto di vista di Webb, ma la sua luce è stata affievolita dai suoi anelli.
I due affievolimenti rivelano le ombre dei due anelli attorno a Chariklo, non completamente risolti in questa curva di luce. Gli anelli sono larghi rispettivamente 6,5 chilometri) e 3 chilometri e distanti solo 9 chilometri tra loro. Santos-Sanz ha spiegato: “Mentre approfondiamo i dati, esploreremo se risolviamo in modo pulito i due anelli. Dalle forme delle curve di luce dell'occultazione degli anelli, esploreremo anche lo spessore degli anelli, le dimensioni ei colori delle particelle dell'anello e altro ancora. Speriamo di ottenere informazioni sul motivo per cui questo piccolo corpo ha persino degli anelli e forse di rilevare nuovi anelli più deboli".
Gli anelli sono probabilmente composti da piccole particelle di ghiaccio d'acqua mescolate a materiale scuro, detriti di un corpo ghiacciato che si è scontrato con Chariklo in passato. Chariklo è troppo piccolo e troppo lontano perché persino Webb possa osservare direttamente gli anelli separati dal corpo principale, quindi le occultazioni sono l'unico strumento per caratterizzare gli anelli.
Poco dopo l'occultazione, Webb ha preso nuovamente di mira Chariklo, questa volta per analizzare la luce solare riflessa da lui e dai suoi anelli. Lo spettro infrarosso mostra tre bande di assorbimento del ghiaccio d'acqua e Noemí Pinilla-Alonso, che ha guidato le osservazioni spettroscopiche, ha spiegato: “Gli spettri dei telescopi terrestri avevano suggerito la presenza del ghiaccio, ma la squisita qualità dello spettro Webb ha rivelato per la prima volta la chiara firma del ghiaccio cristallino. Dean Hines, il principale investigatore di questo secondo programma GTO, ha aggiunto: “Poiché le particelle ad alta energia trasformano il ghiaccio da stati cristallini in stati amorfi, il rilevamento di ghiaccio cristallino indica che il sistema Chariklo subisce continue micro-collisioni che espongono materiale incontaminato o innescano la cristallizzazione processi."
Credito immagine: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI). Scienze: Noemí Pinilla-Alonso (FSI/UCF), Ian Wong (STScI), Javier Licandro (IAC). Scarica la versione a piena risoluzione dallo Space Telescope Science Institute.
La maggior parte della luce riflessa nello spettro proviene dallo stesso Chariklo e i modelli suggeriscono che l'area dell'anello osservata vista da Webb durante queste osservazioni sia il 20% dell'area del corpo stesso. L'elevata sensibilità di Webb, in combinazione con modelli dettagliati, può permetterci di discriminare la firma del materiale dell'anello distinto da quello di Chariklo. Pinilla-Alonso ha commentato che "osservando Chariklo con Webb per diversi anni mentre l'angolo di visione degli anelli cambia, potremmo essere in grado di isolare il contributo degli anelli stessi".
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