Come si sono formati i giganti gassosi e se il Pianeta Nove esiste: prova a rispondere a queste domande
Di cosa tratta il nuovo studio?
Secondo gli autori, questo studio aiuteràcapire come si sono formati i pianeti come la Terra. E le sue scoperte suggeriscono anche che esiste un quinto gigante gassoso, nascosto a una distanza di 80,5 miliardi di km dal nostro pianeta.
In che modo gli scienziati esplorano i pianeti?
Le stelle emergono da enormi nuvole vorticosegas spaziali e polvere. Dopo che il nostro Sole si è illuminato, il primo sistema solare era ancora pieno di un disco gassoso primordiale che ha svolto un ruolo importante nella formazione e nell'evoluzione dei pianeti, compresi i giganti gassosi.
Alla fine del 20° secolo, gli scienziati credevano che i giganti gassosi Giove e Saturno originariamente ruotassero attorno al Sole su orbite lisce e piccole. Ma non era chiaro il motivo per cui le orbite avessero questa forma particolare.
Nel 2005, un team internazionale di scienziatihanno offerto una risposta a questa domanda: hanno sviluppato il modello Nice. Secondo lei, c'era instabilità tra questi pianeti - un insieme caotico di interazioni gravitazionali, a seguito delle quali si formavano tali orbite.
Il modello di Nizza è ancora rilevanteteoria, ma negli ultimi 17 anni gli scienziati hanno nuove domande. Ad esempio, si pensava originariamente che l'instabilità del gigante gassoso si fosse verificata centinaia di milioni di anni dopo la dispersione del disco gassoso primordiale che diede vita al sistema solare. Ma ci sono nuove prove che sia successo prima. Solleva anche nuove domande su come si è evoluto il sistema solare interno, che contiene la Terra.
Cosa hanno deciso di fare gli autori del nuovo lavoro?
Gli autori del nuovo lavoro lo avevano suggerito in precedenzai giganti gassosi nel sistema solare hanno orbite così lisce perché il disco di gas primordiale è evaporato. Questo potrebbe spiegare perché i pianeti si sono diffusi in orbite molto prima di quanto inizialmente suggerito dal modello di Nizza, e forse anche senza l'instabilità che li ha spinti lì.
“Abbiamo avuto l’idea che i pianeti giganti,Forse potrebbero spostarsi e diffondersi a causa dell’effetto “rimbalzo”. man mano che il disco si dissipa. Potrebbero non essere mai stati instabili”, ha affermato Sean Raymond dell’Università di Bordeaux in Francia. Successivamente, gli autori hanno inizialmente proposto l'idea dell'effetto "rimbalzo" e hanno creato una simulazione per tutti i dischi gassosi e i grandi esopianeti.
“La situazione nel nostro sistema solare è un po’ diversa,perché Giove, Saturno, Urano e Nettuno si trovano in orbite più ampie, ha affermato Beibei Liu, ricercatore presso l'Università di Zhejiang in Cina. “Ci siamo resi conto che questo fenomeno potrebbe essere spiegato se il disco di gas si disperdesse dall’interno verso l’esterno”.
Il team ha scoperto che questa dispersione verso l’esterno era una causa naturale di instabilità nel modello di Nizza. Di conseguenza, gli autori erano convinti della rilevanza del modello di Nizza.
In che modo gli autori hanno cambiato il modello stabilito?
La situazione che era all'inizio dell'instabilità, inIl modello degli autori sembra lo stesso. Contiene ancora il Sole nascente, circondato da una nuvola di gas e polvere. E diversi giovani giganti gassosi che orbitano attorno alla stella in questa nube.
I ricercatori notano che tutti i sistemi solariformato in un disco di gas e polvere. Questo è un sottoprodotto naturale del modo in cui si formano le stelle. Ma quando il Sole esplose, iniziò a bruciare il suo combustibile nucleare e a generare luce solare, riscaldando il disco e facendolo esplodere dall'interno.
Questo ha creato un buco crescente nella nuvola di gas intornoSole. Man mano che il buco cresceva, il suo bordo passava attraverso le orbite di ciascuno dei giganti gassosi. Secondo le simulazioni al computer del team, questa transizione con un'altissima probabilità ha portato alla stessa instabilità del pianeta gigante. Il processo di spostamento di questi grandi pianeti nelle loro orbite attuali è anche precedente alla linea temporale del modello originale di Nizza di centinaia di milioni di anni.
“L'instabilità si verifica prima, quando il disco gassoso del Sole si dissipa. Dovrebbe verificarsi da pochi milioni di anni a 10 milioni di anni dopo la nascita del sistema solare”, ha detto Liu.
Il nuovo modello porta anche alla miscelazionemateriale proveniente dai sistemi solari esterno ed interno. La geochimica della Terra suggerisce che tale mescolanza deve essere avvenuta mentre il nostro pianeta era ancora in fase di formazione.
“Questo processo susciterà davvero l'interioritàil sistema solare, e la Terra potrebbe provenire proprio da esso", ha detto Jacobson, "questo è abbastanza coerente con le osservazioni". Secondo il team, il loro prossimo obiettivo è studiare la connessione tra l'instabilità e la formazione della Terra.
Come è nato il pianeta sconosciuto?
Jacobson ha affermato che il loro lavoro affronta una delle domande più popolari sul nostro sistema solare: quanti pianeti ci sono. Attualmente la risposta è otto.
Gli autori notano che il modello di Nizza ha funzionato un po’meglio, dato che all’inizio del sistema solare c’erano cinque giganti gassosi invece di quattro. Questo è un accenno al Pianeta Nove, su cui gli scienziati hanno discusso attivamente negli ultimi anni. Secondo il modello, questo pianeta extra è stato espulso dal nostro sistema solare durante un periodo di instabilità.
Ma nel 2015, i ricercatori della CaliforniaL'Institute of Technology ha trovato prove che un pianeta sconosciuto potrebbe ancora esistere alla periferia del sistema solare, a circa 80,5 miliardi di km dal Sole.
Non ci sono ancora prove concrete a riguardoquesto ipotetico pianeta - soprannominato Pianeta X o Pianeta Nove - o il pianeta aggiuntivo del modello di Nizza esiste effettivamente. Tuttavia, tutti questi oggetti potrebbero essere la stessa cosa.
Jacobson e colleghi non sono stati in grado di rispondere a questa domanda direttamente con le loro simulazioni, ma testeranno se il loro modello funziona meglio per quattro o cinque giganti gassosi.
In ogni caso, l'umanità dovrebbe presto riceverela risposta a questa domanda. L'Osservatorio Vera Rubin, che dovrebbe essere operativo entro la fine del 2023, dovrebbe rilevare il Pianeta Nove, se esiste. Lo strumento è progettato per studiare il microlensing debole nello spazio profondo, così come i piccoli corpi nel Sistema Solare.
Gli astronomi hanno effettuato calcoli che lo hanno dimostratoIl telescopio sarà in grado di rilevare almeno diversi brillamenti di questo tipo all’anno. In questo caso, gli scienziati saranno in grado di confermare che il Pianeta Nove è un buco nero e di determinarne ulteriormente i parametri orbitali.
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