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Non solo gravità: Effetto Yarkovsky e Effetto YORP per gli asteroidi

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Proprio come il pomeriggio è la parte più calda della giornata sulla Terra, la roccia spaziale sviluppa una regione calda che irradia luce infrarossa nella sua quantità massima durante il pomeriggio sull'asteroide. Quella radiazione infrarossa in uscita fornisce una spinta delicata ma decisa simile a un getto all'asteroide. La direzione della rotazione dell'asteroide determina se "pomeriggio" è avanti o indietro rispetto alla sua direzione di movimento. Se il punto caldo è in avanti rispetto alla direzione del movimento, la spinta a infrarossi rallenterà la velocità orbitale dell'asteroide e se il punto caldo è all'indietro rispetto alla direzione del movimento, accelererà il movimento orbitale. Questo effetto, nel tempo, può apportare un cambiamento significativo nell'orbita. Questo è chiamato Effetto Yarkovsky, dal nome dell'ingegnere che per primo lo identificò. Credito: A. Angelich, NRAO/AUI/NSF
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Sebbene la gravità sia di gran lunga la forza dominante che influenza il movimento degli asteroidi nello spazio, esistono anche altre forze che esercitano un effetto misurabile sulle loro traiettorie. Nel complesso queste forze non gravitazionali sono relativamente piccole rispetto agli effetti della gravità, ma essendo esercitate per lunghi periodi di tempo possono avere un’influenza significativa: ad esempio, la forza esercitata dalla luce solare su di una superficie, nota come pressione della radiazione solare, nel tempo può far deviare un asteroide dal suo percorso.

Una delle più importanti tra le forze non gravitazionali è il cosiddetto effetto Yarkovsky.

L’effetto Yarkovsky è una forza di radiazione termica che deriva dal riscaldamento irregolare della superficie di un asteroide da parte del Sole. Mentre un asteroide ruota, un lato è rivolto verso il Sole, e questo lato si riscalda, mentre l’altro si raffredda. Questo riscaldamento irregolare crea un gradiente di temperatura sulla superficie dell’asteroide, che provoca l’emissione di radiazione termica dal lato riscaldato, impartendo una piccola quantità di spinta nella direzione opposta, con la direzione della spinta che dipende dall’asse di rotazione del corpo e dalla sua posizione nell’orbita.

L’effetto Yarkovsky è particolarmente importante per asteroidi e comete, poiché la loro massa ridotta comporta che l’effetto, benchè minimo, abbia un impatto significativo sul loro movimento.

Altre forze non gravitazionali includono l’effetto YORP, che nasce dall’interazione tra la rotazione di un asteroide, la sua forma, e il vento solare, che è un flusso di particelle cariche emesse dal Sole.

L’effetto YORP è un fenomeno che si verifica in piccoli asteroidi, con YORP che sta per “Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack”, i cognomi dei quattro scienziati che per primi descrissero l’effetto nel 2003.

Mentre un asteroide ruota su se stesso, diverse parti della sua superficie si riscaldano e si raffreddano a velocità diverse a causa delle variazioni dell’angolo e dell’intensità della luce solare che colpisce la superficie irregolare del pianetino. Questo crea un gradiente di temperatura, che a sua volta crea una coppia, piccola ma misurabile, sull’asteroide.

Figure a e b che mostrano la spinta indotta diurnamente e stagionalmente, rispettivamente, dall’effetto Yarkovsky ed effetto Yorp Credit: University of Arizona

Se l’asteroide sta ruotando in una particolare direzione, questa coppia può fargli accelerare o rallentare la sua rotazione, a seconda dell’orientamento del gradiente di temperatura. Questo cambiamento nella velocità di rotazione può modificare la traiettoria dell’asteroide nel tempo, portando a una deriva nella sua posizione, così come può portare ad una redistribuzione del materiale sulla sua superficie e, in casi estremi, alla disgregazione parziale del pianetino.

Nel complesso, le forze non gravitazionali sono un fattore importante da considerare quando si studiano le dinamiche a lungo termine dei corpi minori nel nostro sistema solare, in quanto possono avere implicazioni significative per le loro orbite, la cui variazione, come adesso sappiamo, può comportare potenziali rischi di impatto con altri corpi, incluso il nostro pianeta Terra.