L'elegante nuova teoria spiega l'origine della cintura di asteroidi

Quando si tratta di formazione del pianeta, il pensiero convenzionale è con noi da oltre 40 anni. Funziona così: frammenti di roccia e polvere si aggregano per formare pianeti rocciosi che poi attirano i gas che formano le loro atmosfere. I giganti gassosi si formano quando questi nuclei rocciosi diventano almeno dieci volte più grandi della Terra e quindi possono attirare enormi involucri gassosi.

Ci sono numerosi problemi con questo modello, non ultimo quello che spiega come grumi di roccia delle dimensioni di un metro finiscano per attaccarsi insieme dopo essersi schiantati l'uno contro l'altro in modo casuale. Poi c'è il problema della rotazione planetaria. Se i pianeti si formano dall'aggregazione casuale di roccia e polvere, perché quasi tutti ruotano nella stessa direzione? Sicuramente, le loro rotazioni dovrebbero essere distribuite casualmente.

Ma negli ultimi mesi vari astrofisici hanno iniziato a discutere un'altra idea che risolve questi problemi. Oggi Sergei Nayakshin dell'Università di Leicester, nel Regno Unito, fornisce un accurato resoconto di questo nuovo modo di pensare.

Il nuovo approccio capovolge il modello convenzionale. La formazione del pianeta inizia a distanze superiori a 50 AU dalla stella madre, quando variazioni casuali nella densità della nube di gas protoplanetaria iniziano ad attirare più gas e quindi a crescere sotto la forza di gravità.

All'interno di questi gruppi sciolti, chiamati embrioni di pianeti giganti, qualsiasi materiale roccioso si aggrega al centro formando un nucleo roccioso. Questi nuclei ruotano tutti nella stessa direzione della nube di gas originale perché provengono dal collasso gravitazionale della nube piuttosto che da collisioni casuali.

Mentre i nuclei si stanno formando, i pianeti embrionali interagiscono con la nube di gas della stella madre provocandone la spirale verso l'interno. Gli astronomi sanno da tempo che le enormi atmosfere gassose sono instabili a distanze inferiori a un raggio critico a causa di vari fattori, come le forze di marea e l'irradiazione solare. Quindi, quando i pianeti embrionali si avvicinano a questo raggio critico, perdono i loro involucri di gas lasciandosi dietro pianeti rocciosi terrestri come il nostro.

Per inciso, al raggio critico, i pianeti inspiranti scartano non solo il gas, ma qualsiasi solido ancora mescolato nelle loro atmosfere esterne. Questo raggio corrisponde alla cintura di asteroidi nel nostro sistema. Questo nuovo modo di pensare spiega per la prima volta come si è formata la cintura e perché separa i giganti gassosi dai pianeti terrestri.

I giganti gassosi come Giove sono embrioni planetari che semplicemente non erano arrivati ​​così lontano verso il Sole quando la dinamica orbitale si è stabilizzata nel sistema relativamente stabile che abbiamo ora.

Una caratteristica impressionante di questo modello è che rappresenta naturalmente la struttura del Sistema Solare, con i lontani giganti gassosi separati dai pianeti rocciosi interni da una cintura di asteroidi. Nessun altro modello lo fa in modo così elegante. È questa eleganza che ha concentrato così tanta attenzione su di essa così rapidamente.

La cosa curiosa di questo nuovo modo di pensare è che nessuno dei meccanismi su cui si basa sono nuove idee. Ma in passato, ognuno è stato suggerito e poi scartato.

Ad esempio, l'idea che i pianeti terrestri siano giganti gassosi che hanno perso i loro involucri di gas è stata avanzata per la prima volta oltre 30 anni fa. Gli astronomi l'hanno abbandonato dopo che vari calcoli hanno mostrato che i giganti gassosi non potevano formarsi vicino a una stella dove oggi troviamo pianeti rocciosi.

E l'idea che i pianeti possano migrare a grandi distanze in un sistema planetario esiste da anni.

La novità è il riordino di questi processi in modo che i giganti gassosi prima si formino e poi migrino, perdendo le loro atmosfere man mano che si avvicinano alla stella madre. All'improvviso, sembra ovvio.

C'è ancora del lavoro da fare, ovviamente. Nayakshin sottolinea che il nuovo modello non tiene ancora conto di strutture come la fascia di Kuiper, la nuvola di Oort non può spiegare la composizione delle comete.

Ma c'è un senso di eccitazione per questa idea che le sta dando un notevole impulso nella comunità. Puoi star certo che gli astronomi studieranno attentamente i dettagli mentre scrivo. Aspettati di saperne di più nei prossimi mesi.

Rif: arxiv.org/abs/1012.1780 : Una nuova visione sulla formazione del pianeta

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