EFFETTO YARKOVSKY & P.-ROBERTSON

L'EFFETTO YARKOVSKY

Gli astronomi che misurano col radar le orbite asteroidali hanno potuto osservare direttamente il cosiddetto effetto Yarkovsky, una sorta di minuscola spinta - da lungo tempo ipotizzata - indotta dalla radiazione solare.
L'effetto viene prodotto nel momento in cui gli asteroidi assorbono energia dal Sole e la re-irradiano nello spazio come calore.
Questo fenomeno è stato misurato per la prima volta sull'asteroide 6489 Golevka, relativamente piccolo rispetto alla media degli asteroidi vicini alla Terra, che ha le dimensioni di appena mezzo chilometro e pesa oltre 200 milioni di tonnellate. Tuttavia è ben noto agli astronomi, che l'hanno studiato tramite osservazioni condotte al Jet Propulsion Laboratory (JPL) della Nasa nel 1991, nel 1995 e nel 1999.
L'idea che ha ispirato la scoperta dell'Effetto Yarkovsky si basa sulla nozione molto semplice che la superficie illuminata degli asteroidi (la superficie in cui è giorno) viene riscaldata dal Sole e si raffredda nella fase di non esposizione ai raggi solari (notte). A causa di questo fenomeno gli asteroidi tendono ad emettere una maggiore quantità di calore dalla zona superficiale che si trova a "pomeriggio". Praticamente la parte più calda dell'oggetto cosmico irradia maggiore energia rispetto alla parte più fredda. Una situazione del tutto analoga si osserva ad esempio anche sulla Terra, dove le temperature che si registrano durante il tramonto sono superiori a quelle che si hanno all'alba.
Lo squilibrio dell'emissione di radiazione induce una forza, che agisce sul meteoroide in una particolare direzione che dipende dall'orientamento dell'asse di rotazione e dal senso di spin.
La formula matematica che descrive la forza dovuta all'Effetto Yarkovsky (tratta dalla tesi del Dott. Mario Sandri all'Università di Padova) è la seguente:

con s raggio fisico del meteoroide, σ la costante di Stefan-Boltzmann, T è la temperatura media, ΔT è la differenza di temperatura tra le due facce del meteoroide e ζ è l'angolo tra l'asse di rotazione e la direzione normale all'orbita.
Su un corpo sufficientemente piccolo tale spinta ha direzione opposta a quella dell'emissione termica e provoca una leggera accelerazione che finora non si era mai riusciti a misurare.
La quantità di forza rilasciata è incredibilmente piccola, soprattutto considerando la massa complessiva degli asteroidi, ma nei 12 anni di osservazioni condotte su Golevka la piccola forza osservata ha causato una deviazione di 15 chilometri. Applicando la stessa forza per decine di milioni di anni l'effetto sull'orbita dell'asteroide è considerevole, tanto che asteroidi che oggi orbitano fra Marte e Giove potrebbero diventare asteroidi NEO.

Recentemente, l'effetto sopra descritto, viene indicato con il nome di "Effetto Yarkovsky Diurno" per distinguerlo dall' "Effetto Yarkovsky Stagionale" scoperto da Rubincam e Farinella nel 1998.
Questa forza dipende dall'inclinazione dell'asse di spin del meteoroide. Così come avviene sulla Terra, dove l'avvicendarsi delle stagioni è dato dall'angolo che l'asse di rotazione forma con il piano di rivoluzione, per considerevoli intervalli di tempo uno degli emisferi del meteoroide risulta maggiormente esposto alla radiazione solare. Il calore accumulato durante questa fase, viene re-irradiato dall'emisfero "estivo", spingendo l'oggetto tanto più intensamente quanto maggiore è l'area riscaldata.
L'effetto interessa maggiormente meteoroidi di dimensioni inferiori al centimetro, perchè in queste condizioni la spinta impressa dall'effetto stagionale è più intensa della forza attribuita al Yarkovsky diurno.
L'intensità, non dipende dal moto di rotazione, ma dalla capacità termica del materiale di cui sono composti i meteoroidi e dal loro potere riflettente (albedo).