La teoria senza collisioni spiega perché Urano giace su un fianco

Uno dei grandi misteri del nostro Sistema Solare è il motivo per cui Urano è inclinato su un lato. Sicuramente, se il sistema solare si fosse formato dalla stessa nuvola rotante di polvere e gas, allora tutti i corpi al suo interno dovrebbero ruotare allo stesso modo. Eppure l'asse di rotazione di Urano si trova a 97 gradi rispetto al piano del sistema solare.

La spiegazione standard è che Urano deve essere stato coinvolto in una sorta di collisione interplanetaria con un protopianeta di dimensioni terrestri nei primi giorni del sistema solare. È un'idea allettante ma ha alcuni difetti. Ad esempio, non spiega perché le orbite delle lune di Urano siano inclinate allo stesso modo, non quella dei suoi anelli.

Oggi, Gwenael Boue e Jacques Laskar all'Observatoire de Paris in Francia hanno proposto un'altra idea. Dicono che Urano potrebbe essersi inclinato durante il periodo subito dopo la formazione, quando i pianeti stavano migrando verso le orbite che vediamo ora. Sottolineano che la presenza di satelliti attorno a un pianeta può aumentare il suo tasso di precessione, se ha un'inclinazione iniziale elevata di oltre, diciamo, 17 gradi. Questo aumento può essere fino a un fattore 1000 se la massa della luna e il raggio della sua orbita hanno determinati valori. Per Urano, questo è per una luna di 0,01 massa uraniana e a 50 raggi uraniani.

Il problema, ovviamente, è che Urano non ha una tale luna. Il suo compagno più distante è Oberon con una massa di appena 10^-5 masse uraniane e un'orbita di 23 raggi uraniani.

L'idea di Boue e Laskar è che un tempo Urano avesse una luna delle dimensioni e dell'orbita richieste, che hanno causato l'inclinazione del pianeta durante la migrazione planetaria, ma che questa luna sia stata espulsa durante un incontro ravvicinato verso la fine della migrazione.

Per studiare se questa idea è fattibile, hanno simulato il processo di migrazione dei pianeti giganti nel primo sistema solare circa 10.000 volte. Hanno quindi scartato tutti gli scenari in cui i pianeti si sono scontrati o non sono finiti nell'ordine finale corretto. Hanno quindi selezionato solo quei risultati in cui Urano aveva un'inclinazione di più di 17 gradi e hanno anche rifiutato qualsiasi simulazione in cui Urano si trovasse entro 50 raggi uraniani da un altro pianeta, poiché sarebbe probabile che espellesse Oberon e l'ulteriore luna ipotizzata. Sono rimaste 17 simulazioni.

Boue e Laskar hanno quindi aggiunto la luna aggiuntiva per vedere come avrebbe influenzato l'inclinazione di Urano e hanno ripetuto ciascuno di questi 17 scenari altre 100 volte. In 37 casi, la luna nuova ha aiutato Urano a mettersi dalla sua parte e poi è stata espulsa dopo un incontro ravvicinato con un altro gigante gassoso.

Questo è un risultato interessante e non solo a causa dell'inclinazione: alcuni modelli di formazione dei pianeti prevedono che Urano avrebbe dovuto avere un'altra luna (sebbene un po' più piccola di quella introdotta da Boue e Laskar). Di conseguenza, questa idea ha l'elegante proprietà di spiegare due misteri al prezzo di uno, cosa mai negativa nella scienza.

Rif: http://arxiv.org/abs/0912.0181: Uno scenario senza collisioni per l'inclinazione di Urano

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