Satelliti medicei

Sono comunemente definitisatelliti medicei(ogalileiani) i quattrosatelliti maggioridiGiove, scoperti daGalileo Galileie chiaramente visibili dallaTerraanche tramite binocolo o piccolitelescopi. Si tratta diIo,Europa,GanimedeeCallisto; Ganimede, in particolare, è così luminoso che se non si trovasse vicino a Giove sarebbe visibile anche ad occhio nudo, di notte, nel cielo terrestre. La prima osservazione di questi satelliti da parte di Galileo risale al 7 gennaio1610.
Dopo numerosi giorni di osservazioni, Galileo concluse che i quattro corpi erano inorbitaattorno al pianeta; la scoperta fu un solido argomento a favore dellateoria eliocentricadiNiccolò Copernico, perché mostrava che non tutti gli oggetti delsistema solareorbitavano attorno al pianetaTerra.
Secondo alcuni, le prime osservazioni di Ganimede potrebbero risalire all'astronomo cineseGan De,che nel364 a.C.sarebbe riuscito a vedere il satellite ad occhio nudo schermando la vista di Giove con un albero o qualcosa di analogo. Anche gli altri tre satelliti sarebbero in teoria visibili ad occhio nudo, raggiungendo unamagnitudine apparenteinferiore alla 6ª - che corrisponde al limite di visibilità - se non fossero nascosti dalla luminosità di Giove.Considerazioni recenti mirate a valutare il potere risolutivo dell’occhio nudo, tuttavia, sembrerebbero indicare che – la combinazione della ridotta distanza angolare tra Giove ed ognuno dei suoi satelliti, e della luminosità del pianeta (anche valutando le condizioni in cui questa sarebbe minima) – renderebbero impossibile per un uomo riuscire ad individuare uno dei satelliti.
Basta comunque un piccolocannocchialeotelescopio rifrattoreper poter osservare con facilità i satelliti medicei,che appaiono come quattro piccoli punti luminosi, disposti lungo il prolungamento dell'equatore del pianeta,e seguirne la rotazione attorno al pianeta tra una notte e l'altra. Essi infatti orbitano attorno a Giove molto rapidamente ed il più interno,Io, arriva a compiere tra una notte e l'altra quasi un'orbita completa.
Ogni 5,93 anni la Terra si trova per alcuni mesi in prossimità del piano su cui giacciono le orbite dei satelliti medicei. In questa occasione è possibile assistere atransitiedeclissitra i satelliti e Giove ed anche tra i satelliti stessi.Queste occultazioni mutue sono state utilizzate per confrontare i satelliti inalbedo.Questi fenomeni non sono rari, anzi ne possono capitare anche qualche centinaio durante una fase di periodico allineamento.In generale è complesso osservare l'eclissi di una luna per opera di un'altra luna, perché l'ombra del corpo anteriore non è visibile sullo sfondo dello spazio finché il corpo posteriore non l'attraversa; di più semplice osservazione è il caso in cui l'eclissi avvenga mentre l'ombra del corpo anteriore ed il corpo celeste posteriore stiano transitando sul disco di Giove. Sebbene raro, è possibile che si verifichi l'eclissi di un satellite per opera di un altro, mentre le ombre di entrambi stiano transitando sul disco di Giove. Durante questo evento, avvenuto ad esempio l'11 giugno1991tra Io e Ganimede, si osservano le due ombre raggiungersi ed unirsi, mentre il satellite più interno diventa scuro.Un'altra rara possibilità è che un satellite esterno sia occultato da un satellite più interno eclissato a sua volta da Giove.
La prima osservazione scientificamente registrata dei satelliti medicei e la loro scoperta, avvenne nel1610per opera diGalileo Galilei.L'11 gennaio1610Galileo osservò quelle che credette essere tre stelle vicino a Giove. La notte seguente ne individuò una quarta e notò che avevano mutato posizione. Continuò quindi le osservazioni e nelle notti seguenti notò che la loro posizione relativa rispetto a Giove mutava coerentemente con oggetti che fossero in orbita attorno al pianeta (conclusione a cui giunse già il 15 gennaio):a volte precedevano, a volte seguivano Giove, ma sempre ad uguali intervalli; non si allontanano mai oltre un certo limite dal pianeta, e questo limite era caratteristico del singolo oggetto.Dopo aver raccolto 65 osservazioni, riportò la notizia della scoperta degli "Astri Medicei" (in onore diCosimo II de' Medici) nelSidereus Nuncius.
I nomi dei satelliti furono suggeriti daSimon Marius, anche se caddero per un lungo tempo in disuso. Fino alla metà delXX secolo, nella letteratura astronomica ci si riferiva ai satelliti galileani servendosi della designazione numerica romana introdotta da Galileo, composta dal nome del pianeta seguito da un numero romano che indicasse l'ordine di distanza crescente da Giove. Ad esempio, Ganimede veniva indicato comeGiove IIIo come "terzo satellite di Giove". In seguito alla scoperta deisatelliti di Saturnofu adottata la nomenclatura attuale.
L'annuncio della scoperta dei satelliti galileiani destò l'attenzione degli astronomi dell'epoca che si unirono a Galileo ed a Simon Marius nella loro osservazione. MentreMartin Horkýnella suaBrevissima Peregrinatio Contra Nuncium Sidereumsostenne che l'osservazione dei presunti satelliti galileiani fosse derivata dalla presenza di difetti nel telescopio,Kepleroeseguì delle osservazioni in proprio e confermò la scoperta nelNarratio de observatis a sé quatuor Iovis satellitibus erronibus, pubblicato nel1611.Anche gli astronomiThomas HarrioteNicolas-Claude Fabri de Peirescpubblicarono le proprie osservazioni dei satelliti galileiani, rispettivamente in Inghilterra e Francia.
Nel1612, Galileo, ristudiando le osservazioni relative ai due anni precedenti, identificò la prima eclissi di Europa osservata nella storia ed avvenuta il 12 gennaio1610.Francesco Fontananel1643osservò il transito dell'ombra di un satellite sul disco di Giove.Nei primi anni Settanta delXVII secolo,Ole Rømerscoprì che laluceha unavelocità finitaosservando una serie di eclissi di Io.Nel1693fu osservato il primo evento che coinvolse due satelliti.
Per i due secoli successivi i principali studi si concentrarono sulla determinazione dell'orbita dei satelliti e sul calcolo delle loro effemeridi. All'inizio del1611, ne furono determinati i periodi orbitali.Odierna(1656),Cassini(1668),Pound(1719) eBradley(1718-1749) pubblicarono tavole di effemeridi e predissero le eclissi tra i satelliti ed il pianeta.Le prime teorie valide per spiegare il moto dei satelliti furono avanzate daJean Sylvain Baillynel suoSaggio sulla teoria dei satelliti di Giovee daJoseph-Louis Lagrange(1766).Pierre Simon Laplace(1788), infine, completò il lavoro producendo un modello teorico in grado di spiegare con completezza il moto dei satelliti galileiani.In suo onore, per descrivere il comportamento orbitale posseduto da Ganimede, Europa ed Io si parla dirisonanzadi Laplace. La necessità di conoscere con tale precisione il loro moto derivava dal tentativo di utilizzarlo per il calcolo della longitudine,all'epoca un problema aperto e di importanza vitale per gli imperi coloniali. I satelliti di Giove, di fatto, costituivano uno dei migliori orologi dell'epoca e facilmente accessibile ad un navigatore in qualunque punto del globo (così come oggi alcuni studiosi utilizzano i fasci provenienti dallepulsarcome orologi per testare e confermare le conoscenze scientifiche sullarelatività).
Una stima dei diametri dei satelliti medicei prossima ai valori misurati dalla sondaVoyager 1fu ottenuta alla fine dell'Ottocento.Lo sviluppo nei telescopi registrato nelXX secoloha permesso l'individuazione di qualche dettaglio e del colore delle superfici;soltanto l'era spaziale, tuttavia, ha permesso di migliorare significativamente le conoscenze scientifiche sui satelliti galileiani ad opera di missioni esplorativein locoe di osservazioni condotte dalla Terra attraverso ilTelescopio spaziale Hubble.
Ai quattro satelliti medicei sono titolati i quattro telescopi dell'osservatorioSPECULOOS, situato presso l'osservatorio del Paranaldell'ESO, dedicato alla ricerca esoplanetaria mediante tecnica deltransito.
Il seguente prospetto riporta i satelliti medicei in ordine di distanza crescente da Giove.
La caratteristica più evidente di Io è la sua naturavulcanica: è il corpo geologicamente più attivo delsistema solarecon un vulcanesimo a base dizolfoo, forse,biossido di zolfo.
L'attività vulcanica è con tutta probabilità resa possibile dalle intenseforze di mareasprigionate dall'interazione tra Io,Gioveed i satellitiEuropaeGanimede. Essi sono interessati da un fenomeno dirotazione sincronaper cui Io compie due orbite per ogni orbita di Europa, la quale a sua volta compie due orbite per ogni orbita di Ganimede. Le oscillazioni nel moto di Io dovute all'attrazione degli altri satelliti medicei causano allungamenti e contrazioni che variano il suo diametro anche di100m, generando calore a causa della frizione interna.
Dotata di una superficie ghiacciata particolarmente liscia e priva dicrateri da impatto, Europa ospita probabilmente unoceanod'acquaallo statoliquidoal di sotto dei suoighiacci. I numerosisorvolieffettuati dallasonda spaziale Galileohanno permesso di ipotizzare la presenza di una immensacrostaghiacciata simile alpackdei mari polari dellaTerra. Sulla superficie la temperatura si aggira intorno ai120K, ma le temperature interne potrebbero essere più alte a causa diforze marealianaloghe a quelle che agiscono su Io.
Ganimede è il più grandesatellite naturalediGiovee delsistema solarein assoluto; superaMercurioper dimensioni ePlutoneper dimensioni emassa. Durante la sua formazione ha completato il processo didifferenziazioneinterna. Presenta uncampo magneticoproprio, scoperto grazie ai dati raccolti durante lamissione Galileoed una tenueatmosferadiossigeno. Si ritiene probabile che al di sotto della superficie sia presente un oceano o comunque uno strato diacqualiquida.
Callisto è il satellite naturale più fortemente craterizzato delsistema solare. Icrateri da impattoed i loro anelli concentrici sono in effetti le sole formazioni geologiche presenti sulla sua superficie, priva di grandi montagne o altre strutture prominenti. Probabilmente crateri e montagne di grandi dimensioni sono stati cancellati dallo scorrimento deighiaccidurante tempi geologici.