Nettuno, il più distante dal Sole fra i pianeti del Sistema Solare, fu scoperto solo nel 1846 dagli astronomi dell’osservatorio di Berlino: la presenza di questo corpo celeste permetteva di spiegare alcune particolarità del moto di Urano. Il “ritardo” nella scoperta di Nettuno deriva dal fatto che esso, al pari di Urano (scoperto da William Herschel nel 1781), non è visibile a occhio nudo: di conseguenza è stato possibile individuarli solo dopo aver sviluppato una tecnologia adeguata, ovvero telescopi più potenti. Allo stesso modo, in seguito all’osservazione di irregolarità nell’ orbita di Urano, fu ipotizzata la presenza di un altro corpo celeste che ne influenzasse in qualche modo il movimento. Soltanto nel 1930 fu scoperto l’astro che poteva essere responsabile di quanto osservato. Esso fu chiamato Plutone (Pluto, in inglese), come il dio romano degli Inferi ("Ade" per i Greci): la sua distanza media dal Sole (5,8 miliardi di km, circa 40 Unità Astronomiche) ne fa infatti un abitante dello spazio profondo.
Inizialmente fu classificato come il nono pianeta del Sistema Solare, a pari rango degli altri pianeti che portano il nome di altre divinità romane. Si dall'inizio tuttavia sin dall’inizio alcuni astronomi si mostrarono in disaccordo con tale scelta. La discussione si protrasse, fino a quando, nel 2006, l’Unione Astronomica Internazionale, ha deciso di “declassare” Plutone a Pianeta Nano (Dwarf planet, in inglese), al pari di altri quattro corpi celesti: Cerere, Eris, Makemake e Haumea.
I motivi che hanno spinto l'Unione Astronomica Internazionale a prendere tale decisione sono diversi e sono legati a peculiarità che Plutone presenta rispetto agli otto pianeti del Sistema Solare.
Gli astronomi notarono che la luminosità apparente di Plutone, oltre che presentare valori relativamente bassi (la magnitudine apparente massima è di circa 14), presentava anche delle variazioni cicliche, non imputabili alla presenza del Sole (come nel caso di altri corpi celesti), bensì a un oggetto che ruota intorno ad esso. Fu così scoperto nel 1978 quello che ancora oggi viene definito il principale satellite naturale di Plutone: Caronte, dal nome del barcaiolo demoniaco del fiume Stige, citato nell’Inferno dantesco.
Un’immagine di Plutone (a sinistra) e del suo satellite naturale Caronte (a destra). La distanza media fra loro è di 19640 km. Questa immagine è stata scattata dal telescopio Hubble nel 1994, per conto della NASA.
Plutone ha dimensioni (1151 km di un raggio equatoriale) soltanto doppie di quelle di Caronte (603,6 km), mentre tendenzialmente un pianeta risulta essere molto più grande dei propri satelliti: per esempio il rapporto di grandezza tra Terra e Luna è di 5:1. Ciò implica che Plutone e Caronte non rappresentino un vero e proprio sistema “pianeta-satellite”, bensì un sorta di sistema binario pianeta-pianeta (anche questa definizione è tuttora controversa): essi infatti risentono dell’attrazione gravitazionale reciproca, ruotando intorno a un comune centro di gravità che si trova nello spazio tra i due corpi, alla distanza di 950 km dalla superficie di Plutone. La situazione del sistema Terra-Luna presenta una certa analogia con la precedente, ma in questo caso il centro di gravità del sistema si trova all’interno della Terra, a 4700 km dal centro geometrico del nostro pianeta, circa 1500 km sotto la sua superficie. Pertanto il sistema Terra –Luna è comunque considerato un sistema pianeta-satellite.
Il tempo di rivoluzione di Caronte intorno a Plutone e quello di rotazione di Plutone stesso, inoltre, coincidono (6,4 giorni). Questo suggerisce che il satellite imponga a Plutone una forza gravitazionale tale da rallentarne sensibilmente il tempo di rotazione.
Anche la Luna influisce con la sua forza gravitazionale sulla Terra (il fenomeno delle maree è dovuto a ciò), ma la differenza di dimensioni e di massa tra Terra e Luna impedisce a quest'ultima di rallentare la velocità di rotazione terrestre.
Caronte non è, però, l’unica luna di Plutone: recentemente sono stati scoperti altri corpi orbitanti intorno a esso, Nix e Idra (scoperti nel 2005), P4 e P5, (2011 e 2012 rispettivamente).
Le dimensioni di Plutone sono ridotte rispetto a quelle dei pianeti: è meno della metà di Mercurio, il pianeta più piccolo del sistema solare (2439,7 km di raggio equatoriale) e più piccolo anche della Luna (1738 km). Dallo studio del moto di questo sistema binario è inoltre emerso che Plutone e Caronte hanno una massa che è circa un ottavo di quella della Luna. Tutto ciò ha dunque suggerito che Plutone non è un vero e proprio pianeta, ma potrebbe essere per esempio un satellite sfuggito alla forza gravitazionale di un altro pianeta o un asteroide attratto in quella posizione.
Anche la composizione di Plutone sembrerebbe avvalorare questa tesi: a differenza dei pianeti esterni gassosi (Giove, Saturno, Urano e Nettuno), è costituito di roccia fino a circa il 70%. L’altro 30% sembrerebbe comprendere ghiaccio, similmente a uno dei satelliti di Nettuno, Tritone. L’alta quantità d’acqua ha portato alcuni scienziati a pensare che Plutone possa essere ciò che resta di una cometa.
L’orbita di Plutone intorno al Sole costituisce un ulteriore dato interessante, che lo discosta dagli altri pianeti del Sistema Solare. Plutone compie il proprio moto di rivoluzione in circa 247,9 anni terrestri (non ha quindi ancora compiuto un’orbita completa da quando è stato scoperto), con una distanza dal Sole che oscilla fra i 7,37 miliardi di km dell’afelio (il punto più lontano dal centro di gravità di un corpo in rivoluzione) e i 4,43 miliardi di km del perielio (il punto più vicino). Quest’ultimo valore è curioso poiché mostra come in un certo periodo del suo anno, Plutone si trova più vicino al Sole rispetto a Nettuno (che ha una distanza media dal Sole di 4,5 miliardi di km): nulla di simile avviene fra gli altri pianeti del Sistema Solare, ed è quindi un’ulteriore “stranezza” di Plutone. La sua orbita ha ancora due caratteristiche che la differenziano da quelle degli altri pianeti: essa ha una spiccata eccentricità (0,24, quasi 15 volte quella della Terra) ed è molto inclinata rispetto al piano dell’eclittica, ovvero l’orbita della Terra (17,14°, rispetto per esempio ai 2,48° di Saturno).
L’orbita di Plutone in rosso: a sinistra si evidenzia l’eccentricità, a destra invece l’inclinazione rispetto all’eclittica.
Durante la sua rotazione intorno al Sole, Plutone si avvicina alla periferia del Sistema Solare, in una zona ricca di asteroidi, comete e pulviscoli, chiamata fascia di Kuiper. Proprio qui, nel 2003 (con la conferma poi nel 2005), venne individuato un corpo celeste distante in media 10 miliardi di km dal Sole, con dimensioni simili a quelle di Plutone: il suo nome definitivo è Eris, in onore della dea greca della discordia e del conflitto.
L’orbita di Eris in rosso, paragonata a quella degli altri pianeti del Sistema Solare e di Plutone. Da notare come essa sia molto eccentrica (0,4 di eccentricità) e che sia per la maggior parte compresa nella fascia di Kuiper. (Immagine NASA)
Eris non ha deluso le aspettative implicite nel suo nome: infatti la scoperta di questo corpo celeste, così distante dal Sole, ma così simile per dimensioni a Plutone, ha aperto il dibattito su quali si debbano considerare le caratteristiche effettive di un pianeta. Di conseguenza, come precedentemente detto, nel 2006 entrambi gli astri furono denominati pianeti nani, insieme a Cerere, che si trova nella fascia degli asteroidi fra Marte e Giove e che fu scoperto nel 1801 dall’astronomo italiano Giuseppe Piazzi,e a Makemake e Haumea, entrambi nella fascia di Kuiper.
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