L'universo intorno a noi Massimo Capaccioli - News

Altre componenti del Sistema Solare sono il cosiddetto mezzo
interplanetario, una mistura di gas e polveri che si estende ben oltre
l'orbita di Plutone fin dentro la nube di Oort, ed i campi magnetici.
Fino a qualche anno fa non si conoscevano altri sistemi planetari
oltre a quello solare, anche se si immaginava che ce ne dovessero
essere in abbondanza, soprattutto attorno alle stelle di piccola
massa. Una prova indiretta stava nella bassa rotazione propria di
questi oggetti: come se essi avessero ceduto una gran parte del proprio
momento angolare totale a corpi minori orbitanti a grandi
distanze. Si rifletta che il momento angolare del Sistema Solare è
detenuto quasi interamente da Giove e Saturno. C'era poi la questione
degli estesi dischi di polvere scoperti attorno ad alcune stelle
simili al Sole con osservazioni nell'infrarosso (si veda, ad esempio,
Beta Pictoris), con caratteristiche analoghe a quelle del Sistema
Solare. Queste strutture di forma toroidale, con un foro centrale
delle dimensioni di circa 20 unità astronomiche, possono essere spiegate
solo ipotizzando che la materia che una volta le riempiva sia
stata rimossa nel corso della formazione di un sistema di pianeti.
Finalmente, nel 1995, pel tramite di una raffinata tecnica spettroscopica
capace di misurare le piccole velocità orbitali indotte sull'astro
primario da pianeta vicino e di grande massa, l'astronomo
svizzero Michel Mayor dimostrò che attorno alla stella 51 della
costellazione di Pegaso rivolge un corpo con massa pari a metà di
quella di Giove. Il primo pianeta extrasolare era stato trovato!
L'orbita, il cui raggio è di appena 0.05 UA (una Unità Astronomica, o
AU, è la distanza media della Terra dal Sole, 150 milioni di km), è
percorsa in 4.2 giorni. Da allora sono stati scoperti oltre 150 pianeti
extrasolari ed inizia a divenire possibile uno studio sistematico dei
meccanismi che fanno sì che una stella formi o meno un sistema planetario.
Come si vedrà in una prossima lezione, tutta questa comples-
sa fenomenologia trova una spiegazione naturale, elegante e relativamente
semplice nella teoria che assegna la formazione al collasso
gravitazionale di una protonube di gas interstellare. L'idea venne
proposta giusto al termine del Secolo dei lumi dall'astronomo e
matematico francese Pierre Simon de Laplace. Nella formulazione
moderna essa predice che, per effetto della conservazione del
momento angolare2 e della sua migrazione verso l'esterno, durante
la contrazione la protonube acceleri la rotazione fino a formare un
rigonfiamento equatoriale e poi un vero e proprio disco. La successiva
coalescenza dei gas e delle polveri fa nascere i primi planetesimi,
la cui aggregazione in corpi di dimensioni sempre maggiori porta
alla formazione degli embrioni planetari e dei protopianeti. I neonati
corpi si collocano su orbite di equilibrio rispetto all'astro centrale,
che per ovvie ragioni saranno originariamente abbastanza complanari.
Ma non si tratta di semplici orbite kepleriane, ossia di quelle orbite
ellittiche che risultano dalla risoluzione del cosiddetto problema
a due corpi puntiformi gravitazionalmente legati. La presenza degli
altri nati rende infatti la convivenza molto problematica.
Sopravvivono quelli che si situano in condizioni di minima interazione
rispetto ai fratelli maggiori. Ciò implica la preferenza per le configurazioni
risonanti, nelle quali le mutue perturbazioni acquisiscono
caratteristiche periodiche. Nel Sistema Solare, tra le risonanze
notevoli c'è quella orbita-orbita tra Nettuno e Plutone, e quelle spinorbita
che riguardano Mercurio, Venere e la stessa Luna. Mercurio fa
due giri attorno al Sole nel tempo in cui ne fa tre attorno a se stesso,
così da mantenere il proprio asse lungo allineato col Sole al
perielio; Venere mostra la medesima faccia alla Terra in congiunzione
inferiore col Sole; la Luna mostra sempre la stessa faccia alla
Terra (fatte salve le librazioni di cui diremo in seguito), ad indicare
un perfetto sincronismo tra rotazione e rivoluzione. Tra i meccani-
2 Classico esempio di questo principio di conservazione è quello del pattinatore che, avendo
preso a piroettare su se stesso a braccia allargate, serra le braccia al petto e così gira più svelto.
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