11 Ott 2018 Come Prendono Forma i Semi dei Pianeti
I ricercatori del Caltech hanno scoperto un nuovo processo per descrivere efficacemente la formazione dei pianeti, a partire da addensamenti di polveri nel disco protoplanetario attorno a giovani stelle.
Il nuovo meccanismo spiega come l’azione delle polveri in movimento attraverso il gas nel disco porti alla formazione di addensamenti che giocano un ruolo fondamentale nella nascita di nuovi pianeti. Phil Hopkins e Jonathan Squire hanno iniziato lo studio riflettendo sulle perturbazioni subite dalle polveri in movimento attraverso il gas, mentre analizzavano come la forte radiazione delle stelle e delle galassie induce venti stellari carichi di polveri. Secondo i ricercatori, in precedenza si riteneva che la polvere fosse stabile nel gas, e che i grani di polvere si muovessero indisturbati, o si allontanassero dal gas in caso di particelle grandi a sufficienza, come avviene nel caso della fuliggine e del fuoco.
“Ciò che abbiamo scoperto è che il movimento reciproco tra gas e polveri è instabile e fa sì che i grani di polvere si uniscano assieme”, spiega Hopkins. “Abbiamo subito iniziato a capire che queste instabilità tra gas e polveri sono all’opera in tutti i luoghi dell’Universo in cui una forza spinge le polveri addosso al gas, siano queste forze venti stellari, gravità, magnetismo o campi elettrici”. Le simulazioni del team mostrano materiale che vortica assieme, con addensamenti di polveri che crescono diventando sempre più grandi. Le nuove scoperte sono descritte in quattro articoli, uno pubblicato su The Astrophysical Journal e tre su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Nonostante lo studio trovi applicazione in molteplici sistemi astrofisici, come galassie, stelle, dintorni dei buchi neri, supernove, forse l’applicazione più rivoluzionaria riguarda proprio la formazione dei pianeti. I nuovi mondi prendono forma all’interno di dischi protoplanetari di gas e polveri in rotazione, in cui la polvere si addensa a creare via via ciottoli, massi, e infine planetesimi. Durante questo processo, a un certo punto, quando le masse rocciose diventano sufficientemente grandi, più o meno del diametro di 1000 chilometri, la gravità prende il controllo e trasforma gli oggetti in pianeti di forma sferica. Il grande mistero è ciò che accade prima, cioè cosa provoca l’addensarsi e il riunirsi di particelle di polvere, ciottoli e masse rocciose.
“Se si mettono assieme due ciottoli, non si attaccano tra loro. Rimbalzano soltanto uno contro l’altro”, spiega Hopkins. “Per dimensioni tra un millimetro e centinaia di chilometri, i grani non si appiccicano. Questo è uno dei problemi più grandi nella modellazione della formazione planetaria”. Nel modello sviluppato dai ricercatori la formazione degli addensamenti di polveri ha inizio con piccoli grani di polvere che si muovono attraverso il gas in orbita in un disco protoplanetario. Il gas gira attorno a un granello come l’acqua di un fiume attorno a una roccia; la stessa cosa avviene con gli altri granelli nelle vicinanze. Questi due flussi gassosi possono quindi interagire. Se ci sono molti grani di polvere sufficientemente vicini tra loro, come avviene nella formazione dei pianeti, l’effetto globale dei molteplici flussi gassosi dovrebbe essere quello di incanalare la polvere assieme, fino a formare degli addensamenti sempre più grandi.
Secondo i ricercatori le instabilità tra gas e polveri appena scoperte potrebbero essere fondamentali in situazioni completamente differenti, qui sul nostro pianeta, ad esempio per la cenere vulcanica o per le gocce di pioggia che interagiscono con l’atmosfera.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine rappresentazione artistica di una stella circondata da un disco protoplanetario
Image credit: NASA/JPL-Caltech.
http://www.caltech.edu/news/how-seeds-planets-take-shape-84049
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