Cercare di comprendere come il nostro Sistema Solare si sia formato 4,5 miliardi di anni fa è un’impresa a cui molti ricercatori si stanno dedicando. Sono ancora molti i tasselli da posare su questo intricato puzzle, ma che pian piano inizia a prendere forma nel dettaglio. Recentemente, un gruppo di ricercatori internazionale ha contribuito a questa visione d’insieme con una spiegazione naturale a un fenomeno complesso. L’origine delle orbite dei pianeti giganti gassosi.

Una nuova teoria sollevata dal team si basa sull’evaporazione del disco circumstellare. Questa struttura di polvere e gas da cui hanno origine i pianeti, nel momento della sua dissipazione, spazza via i neo-pianeti, allontanandoli dalla stella e spostandoli su orbite eccentriche. Questa nuova idea si scontra col precedente modello che, sebbene sia accettato dalla comunità scientifica, presenta delle incongruenze con delle prove osservative raccolte.

L’evaporazione del disco circumstellare

Come gli altri sistemi planetari, anche il Sistema Solare nasce da un disco circumstellare. Attraverso un gioco d’instabilità e collisioni, le polveri e il gas che formavano questa struttura attorno al Sole hanno dato vita agli otto pianeti del sistema. Tuttavia questi ultimi non si sono sempre trovati nelle orbite odierne. Gli scienziati, alla fine del ventesimo secolo, avevano teorizzato che i giganti gassosi fossero nati in orbite circolari, equidistanti e vicine al Sole. Qualche fenomeno però li ha poi posizionati in percorsi oblunghi e più lontani dalla stella al centro del nostro Sistema Solare.

Secondo Seth Jacobson, ricercatore presso l’Università del Michigan, e i suoi colleghi Beibei Liu e Sean Raymond, Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono stati spostati a seguito dell’evaporazione del disco. Questo fenomeno avrebbe spinto verso l’esterno del sistema i pianeti, in quello che viene chiamato rebound effect (effetto ribalzo). La dissipazione avviene a partire dall’interno del disco, ossia dalla zona della struttura più vicina alla stella.

Questa evaporazione al contrario permette di ottenere le orbite eccentriche in cui si trovano i pianeti oggi. Ma non solo. Infatti, fornisce un fattore scatenante alla instabilità teorizzata dal modello precedentemente usato per spiegare questo spostamento d’orbita: il modello di Nizza.

Il modello di Nizza

Un gruppo di ricercatori in Francia propose nel 2005 quella che diventò, fino a ora, la soluzione adottata dalla comunità scientifica per spiegare perché i pianeti giganti gassosi si trovino nelle orbite da noi oggi conosciute.

Secondo il modello di Nizza, il meccanismo in grado di spostare i giganti gassosi è un set caotico d’interazioni gravitazionali. Per questa teoria, lo spostamento dei pianeti avvenne dopo centinaia di milioni di anni dalla dispersione del disco. Lo studio dei reperti lunari raccolti dalla missione Apollo, però, portò delle incongruenze con questo intervallo temporale. Il fenomeno infatti sarebbe dovuto accadere molto prima del previsto e in maniera più rapida.

Sebbene inizialmente la teoria proposta da Jacobson e dai suoi colleghi sembrasse distruggere il modello di Nizza, in realtà ha finito per fortificarlo. Infatti, l’idea di una dissipazione al contrario permette di ottenere attraverso la spinta del disco e le interazioni gravitazionali, le orbite eccentriche su cui i pianeti giganti si sono stabilizzati. Il tutto in un tempo inferiore rispetto alla spiegazione iniziale del modello di Nizza, compreso tra uno e dieci milioni di anni dopo la nascita del Sistema Solare.

La ricerca del pianeta X

Oltre alle simulazioni necessarie per la validazione della nuova teoria sollevata, il team di ricerca ha studiato anche la possibile esistenza del Pianeta X, senza però soffermarvici troppo. Localizzato a circa 80 miliardi di chilometri da Sole, non ci sono ancora prove che questo pianeta esista.

Il modello di Nizza però funzionava più accuratamente se inizialmente attorno al Sole si trovavano cinque pianeti giganti gassosi. Il più lontano, a seguito dello spostamento di orbite, alla fine del processo sarebbe stato espulso dal Sistema Solare. Su questo argomento, Jacobson ha affermato: “Per noi, il risultato ottenuto dalle simulazioni è molto simile se si inizia con quattro o cinque pianeti. Se si comincia con cinque, è più probabile che si finisca con quattro. Se si inizia con quattro, le orbite finali combaciano meglio.”

L’esistenza di questo pianeta è controversa ma forse la domanda sulla sua presenza troverà risposta grazie al Vera Ruby Observatory. Questo osservatorio, situato in Cile, sarà operativo dal 2023 e avrà le capacità d’identificare il pianeta X, se si trova effettivamente all’interno del Sistema Solare. Questo quesito ci ricorda che il sistema planetario attorno al Sole è un sistema dinamico, ancora ricco di misteri da svelare e comprendere.

Lo studio di Jacobson, Beibei e Raymond, pubblicato su Nature, è disponibile qui.

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