A cavallo tra scienza e religione, Isaac Newton, uno dei più grandi fisici della storia, si interrogava su un aspetto fondamentale del nostro universo: chi o cosa fosse responsabile del movimento dei pianeti. Newton, famoso per aver formulato la legge di gravitazione universale e per aver codificato le leggi del moto, riconosceva che la gravità spiegava i movimenti dei pianeti, ma non riusciva a spiegare la causa primaria che avesse dato loro il movimento iniziale. Questa domanda, avanzata più di 300 anni fa, ha trovato oggi una risposta dettagliata grazie agli sviluppi dell’astrofisica moderna. Recenti scoperte hanno chiarito che non è una questione di “chi”, ma piuttosto di “cosa” ha avviato i pianeti sulle loro orbite.
Tempesta di comete Epsilon Eridani
L’illustrazione del sistema esoplanetario Epsilon Eridani, ricco di polvere e comete, offre una visione straordinaria che riecheggia i primi 500-600 milioni di anni della storia cosmica del nostro Sistema Solare. Questo sistema esoplanetario, con la sua abbondanza di comete e detriti, presenta somiglianze significative con la gioventù del nostro sistema solare. Epsilon Eridani, come altri sistemi stellari giovani, mostra un ambiente ricco di materia che interagisce dinamicamente, proprio come il nostro Sistema Solare durante i suoi primi periodi di formazione. La scoperta che il movimento iniziale dei pianeti non è stato causato da un’entità divina o da una forza misteriosa, ma piuttosto da processi fisici naturali, dimostra l’evoluzione della nostra comprensione dell’astrofisica.
I progressi scientifici del XVII secolo
Il XVII secolo ha visto alcuni dei maggiori avanzamenti scientifici della storia, con Isaac Newton al centro di questa rivoluzione. All’inizio di quel secolo, il modello geocentrico, che poneva la Terra al centro dell’universo, dominava la nostra comprensione del cosmo. Tuttavia, l’eliocentrismo, che proponeva che i pianeti orbitassero attorno al Sole, stava guadagnando terreno grazie ai lavori di astronomi come Copernico e Galileo. Le leggi del moto e della gravitazione, formulate successivamente da Newton, hanno rivoluzionato la nostra visione dell’universo, dimostrando che le leggi che governano i movimenti degli oggetti sulla Terra si applicano anche ai corpi celesti. Sebbene Newton fosse in grado di spiegare i movimenti planetari attraverso la gravità, non riusciva a rispondere completamente alla domanda fondamentale su chi avesse inizialmente messo in moto i pianeti.
La risposta dell’astrofisica moderna
Nel XXI secolo, l’astrofisica moderna ha finalmente risolto la domanda di Newton. Abbiamo scoperto che non esiste una figura misteriosa che avvia i pianeti, ma piuttosto un insieme di processi fisici che li mettono in movimento. Le osservazioni dei sistemi stellari giovani hanno rivelato che i pianeti si formano attraverso l’interazione di vari fattori fisici e gravitazionali. I dischi protoplanetari, che circondano le stelle neonate, giocano un ruolo cruciale in questo processo. Questi dischi di materia ruotante, formati durante la fase di collasso di una nube di gas e polveri, forniscono il materiale necessario per la formazione dei pianeti e sono influenzati dalle forze di marea e dal momento angolare, che determinano le loro orbite.
Le caratteristiche del nostro Sistema Solare e dei sistemi esoplanetari
Il nostro Sistema Solare, con la sua struttura complessa che include pianeti rocciosi, giganti gassosi, asteroidi e comete, è solo uno dei tanti sistemi planetari che osserviamo. Gli esopianeti, pianeti che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole, offrono una finestra su una vasta gamma di sistemi planetari. Mentre alcuni di questi esopianeti mostrano somiglianze con il nostro Sistema Solare, come orbite ellittiche e strutture a dischi protoplanetari, altri presentano caratteristiche uniche. La varietà di esopianeti, comprese le masse e le composizioni diverse, ci aiuta a comprendere meglio la formazione e l’evoluzione dei sistemi planetari, rivelando che la nostra esperienza non è unica ma parte di un quadro più ampio.
La formazione dei pianeti e le forze in gioco
La formazione dei pianeti inizia molto prima che i pianeti stessi si formino. Durante la fase di formazione stellare, le nubi di gas collassano per formare stelle e sistemi planetari. Questo processo coinvolge la raccolta di massa e il raffreddamento della nube di gas, che deve avvenire in condizioni specifiche per favorire il collasso gravitazionale. Quando la nube di gas collassa, si frammenta in regioni più dense che poi daranno origine a stelle e pianeti. Le forze di marea e il momento angolare giocano un ruolo cruciale in questa fase, contribuendo alla formazione di dischi protoplanetari e influenzando la distribuzione e l’orbita dei pianeti.
L’evoluzione dei dischi protoplanetari
I dischi protoplanetari sono strutture fondamentali nella formazione dei pianeti. Questi dischi, che circondano una protostella, si formano quando una nube di gas collassa e si accorcia, creando un disco piatto e rotante. Durante la fase iniziale, questi dischi sono uniformi e indifferenziati, ma nel tempo iniziano a sviluppare caratteristiche distintive come lacune e strutture a spirale. Questi cambiamenti sono dovuti all’interazione tra il materiale del disco e le forze gravitazionali, che portano alla formazione di protopianeti e altri corpi celesti. La comprensione di come i dischi protoplanetari evolvono e interagiscono con la protostella è fondamentale per capire la formazione dei sistemi planetari.
Il momento angolare e la formazione dei sistemi planetari
Il momento angolare è una proprietà fondamentale nella formazione dei sistemi planetari. Quando una nube di gas collassa, le forze di marea e la distribuzione asimmetrica della massa provocano un effetto noto come “pancaking“, creando un disco rotante. Questo disco di materia protoplanetaria si forma attorno alla protostella e accumula materiale, portando alla formazione di pianeti. La conservazione del momento angolare garantisce che i pianeti continuino a orbitare attorno alla loro stella madre, mentre le interazioni e le collisioni possono influenzare la loro evoluzione. Questi principi sono essenziali per comprendere come i sistemi planetari si sviluppano e cambiano nel tempo.
La risposta alla domanda di Newton
La grande domanda di Isaac Newton su chi o cosa avesse messo in moto i pianeti è stata finalmente risolta attraverso l’astrofisica moderna. Non è necessario invocare forze misteriose o divinità per spiegare il movimento dei pianeti. I processi naturali, inclusi il collasso delle nubi di gas, le forze di marea e il momento angolare, sono sufficienti per iniziare il movimento dei pianeti e stabilirli in orbita attorno alle loro stelle. Questa comprensione non solo chiarisce la domanda di Newton ma ci offre anche una visione più completa della formazione e dell’evoluzione dei sistemi planetari, ampliando la nostra conoscenza dell’universo.
