La Formazione del sistema solare
Nubi di gas e polvere come materiale di partenza
Tra le stelle, nello spazio interstellare, si trovano nubi di gas e polvere. Gli-le astronomi-e le chiamano nebulose. Sono composte principalmente da idrogeno ed elio e costituiscono il materiale di partenza per nuove stelle e pianeti. Quando una stella si disintegra, si forma anche una nebulosa. Per saperne di più, è possibile consultare la sezione Evoluzione stellare. La nebulosa più vicina alla Terra è la Nebulosa Helix: si trova a 700 anni luce da noi e si è formata in seguito alla disintegrazione di una stella. Al suo interno si può vedere una nana bianca come residuo.
Si forma un disco protoplanetario
In alcuni punti, la nube di polvere e gas viene compressa dalla turbolenza e collassa sotto la sua stessa gravità. Dalla materia contratta si formano le stelle, come il nostro Sole.
Se all'inizio la nuvola ruota anche solo minimamente, questa rotazione si accelera sempre più durante la contrazione. Il motivo è una legge fisica secondo cui il momento angolare di un sistema rimane costante. Conosciamo questo effetto dai pattinatori artistici: durante una piroetta, inizialmente ruotano lentamente con le braccia distese. Quando però avvicinano le braccia al corpo, la rotazione accelera. L'effetto è tanto maggiore quanto maggiore è la differenza tra l'ampiezza iniziale e quella finale.
Secondo lo stesso principio, la rotazione di una nube di gas accelera quando si contrae. Il momento angolare della nube gigante viene trasferito alla stella relativamente piccola. Un sole appena nato ruota così velocemente che una parte della sua massa viene spinta verso l'esterno dalla forza centrifuga, formando un disco perpendicolare all'asse di rotazione del sole. L'espulsione di massa finisce per rallentare il rapido movimento rotatorio del sole. Attorno alla giovane stella si forma un disco di gas, il disco protoplanetario.
Da granello di polvere a pianeta
Con il passare del tempo, il materiale del disco protoplanetario si raffredda. I singoli elementi si condensano lentamente: quelli più resistenti al calore vicino al Sole, quelli più volatili solo a grande distanza dal Sole. In questo modo la composizione chimica del disco cambia dall'interno verso l'esterno.
Particelle di polvere sempre più condensate popolano gradualmente il disco protoplanetario. I granelli di polvere si aggregano in agglomerati più grandi (un processo che molti di noi osservano anche a casa propria, dietro il divano).
Da questi agglomerati di polvere si formano infine corpi con diametri di alcuni chilometri, chiamati planetesimi. Qui la nostra comprensione del progetto di costruzione dei pianeti è ancora lacunosa. Non è ancora noto come questi planetesimi possano unirsi esattamente.
I planetesimi crescono attraverso collisioni con altri frammenti, poiché la loro forza gravitazionale tiene insieme le parti in collisione. Gradualmente si sviluppano così oggetti solidi delle dimensioni di un pianeta. Poiché il disco protoplanetario diventa più spesso verso l'esterno, nelle zone esterne si formano pianeti più grandi rispetto a quelli vicini al sole. Dopo che un oggetto ha raggiunto il peso critico di circa 10 masse terrestri, inizia anche ad accumulare il gas circostante del disco. Alla fine si forma un gigante gassoso.
Da questo scenario si compone un'immagine che corrisponde approssimativamente a quella che abbiamo oggi del nostro sistema solare: quattro piccoli pianeti rocciosi nella zona interna e quattro grandi pianeti gassosi nella zona esterna orbitano attorno al Sole in orbite quasi circolari e perpendicolari all'asse di rotazione della loro stella centrale.
