Coelum Astronomia 231 - 2019 - Page 54

Coelum Astronomia

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La struttura interna

Una rappresentazione artistica della struttura interna di Cerere basata sull’analisi dei dati del campo gravitazionale del pianeta nano (NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA).

Le decine di migliaia d’immagini inviate a terra dalla sonda Dawn non ci dicono niente sull’interno di Cerere. Per fortuna, c’è un modo per studiare la struttura interna di un corpo celeste: studiare il suo campo gravitazionale.

In effetti, se ci si trova abbastanza vicini a un corpo celeste dotato di massa, l’intensità del suo campo gravitazionale in ogni punto dello spazio non dipende solo dal valore della massa e dalla distanza cui ci si trova, ma anche dalla distribuzione della massa all’interno del corpo celeste. Così il campo gravitazionale cambia leggermente se la densità è maggiore verso il centro del corpo, rispetto a una situazione con una densità uniforme dal centro alla superficie.

I termini correttivi, al semplice campo gravitazionale di massa puntiforme che insegnano a scuola, dipendono da una quantità che in fisica è chiamata “momento d’inerzia”. Il momento d’inerzia di solito è calcolato rispetto all’asse di rotazione del corpo considerato e – essendo dato dalla somma del prodotto di ogni piccola porzione di massa del corpo per la sua distanza dall’asse di rotazione al quadrato – maggiore è la densità centrale del corpo e minore sarà il suo momento d’inerzia.

Ad esempio, il momento d’inerzia della Terra vale 0,33 (in unità normalizzate), quello della Luna vale 0,393 mentre quello di una sfera a densità uniforme vale 0,4. Da questi numeri si capisce che la Luna deve avere un blando aumento di densità andando verso il centro mentre la Terra, al contrario, deve avere un bel nucleo formato da materiale più pesante del mantello sovrastante.

Questo metodo è stato applicato anche a Cerere. Poiché è la gravità di Cerere che condiziona l’orbita di Dawn, si possono misurare le variazioni