DA DOVE ARRIVANO

LA COMETE?

E' intuitivo pensare che non tutto il materiale che costituisce il disco di accrescimento andrà a formare la nuova stella, e si può quindi immaginare che una buona percentuale di esso sarà destinato alla formazione dei pianeti e a quant'altro ci può essere in un sistema solare.

Per esempio, nel nostro sistema solare, siamo a conoscenza della presenza di almeno nove pianeti, di una fascia (tra Marte e Giove) detta "degli asteroidi", della fascia di Kuiper, forse di una stella debole compagna del nostro Sole, finora solo ipotizzata ma non osservata, forse di un decimo pianeta. Sicuramente sappiamo che esistono le comete.

Questi corpi ghiacciati, costituititi prevalentemente di acqua, polvere ed una piccola percentuale di altri composti, hanno delle caratteristiche davvero peculiari che noi possiamo studiare quando si avvicinano alla Terra dopo aver iniziato il loro viaggio a miliardi di chilometri di distanza.

La domanda più ovvia e naturale, quindi, è capire da dove vengono le comete.

LA CASA DELLE COMETE - LA NUBE DI OORT

L'ipotesi più verosimile e accettata ormai da tutta la comunità scientifica prevede l'esistenza di una nube, ipotizzata da Oort e che ha preso il suo nome, che si trova ai confini del sistema solare, quindi oltre l'orbita di Plutone, dove la temperatura è molto bassa. Anche la fascia di Kuiper genera comete, ma questo sarà argomento di un altro articolo.
La nube di Oort sarebbe uno dei serbatoi principali da cui partono alcune delle comete del nostro sistema solare.

La dinamica e la stabilità del nostro sistema solare è essenzialmente dovuta all'attrazione gravitazionale del Sole. E' sufficiente considerare la fisica classica per poter ricavare con molta precisione le orbite dei pianeti che ruotano attorno al sole e mettere in evidenza anche le piccole perturbazioni che i pianeti giganti esercitano su tutti i corpi minori che transitano nelle loro "vicinanze".

Andando quindi dall'interno verso l'esterno, troviamo Mercurio a una distanza media di 57.800.000 Km, ruota in 88 giorni quindi ad una velocità media di 47,9 Km/s, non ha satelliti naturali; segue Venere ad una distanza media dal Sole di 108.200.000 Km con una velocità di rotazione media di 35 Km/s e periodo di rivoluzione di 224,7 giorni. Anche Venere non ha satelliti naturali.

Ad una distanza media 149.600.000 Km si è posizionata la nostra Terra, con un satellite naturale, la Luna, e ruota attorno al Sole in 365,24 giorni ad una velocità media di 29.80 Km/s. Sulla Terra ci troviamo noi che studiamo il sistema solare. Una bella coincidenza di eventi.

Proseguiamo con Marte. Il pianeta rosso ruota su un'orbita ad una distanza media di 227.900.000 Km e compie un giro completo in 687 giorni ad una velocità orbitale media di 24.1 Km/s.
 

Dopo Marte doveva prendere posto un altro pianeta (secondo la legge di Titus-Bodies), ma si scorpì invece che più o meno a metà strada tra Marte e Giove ruotano una miriade di pianetini che talvolta diventano pericolosi per la Terra raggiungendo distanze relativamente piccole. Si tratta della fascia degli asteroidi, studiata ormai da molto tempo e di molti ne conosciamo le orbite, anche se devono essere tenuti costantemente sotto controllo per la loro "precarietà orbitale", se così possiamo definirla.

    

Ancora più lontano si trova Giove, il gigante del sistema solare, dopo il Sole naturalmente. Si può definire una stella mancata e il suo stato gassoso ne è una dimostrazione. Se avesse raggiunto, durante la sua formazione, una massa maggiore, sarebbe diventata una stella poiché la sua stessa forza di gravità avrebbe permesso di innescare le reazioni nucleari al centro. Si trova ad una distanza media dal Sole di 778.300.000 Km e ruota ad una velocità media di 13.1 Km/s per compiere un giro completo in 11.86 anni. Naturalmente la sua stazza gli ha permesso di aggregare a sé parecchie lune.

Un po' più piccolo (circa la metà), ma più distante dal Sole, è Saturno, il pianeta degli anelli. Ruotando ad una distanza media di 1.427.000.000 Km impiega 29,46 anni per fare un giro completo ad una velocità media di 9,6 Km/s.
 

Nelle tenebre dello spazio, a circa 2.869.500.000 Km, troviamo Urano, freddo e inospitale (non che gli altri pianeti siano più accoglienti), che ruota attorno al sole in 84.01 anni, (immaginate un abitante di Urano), alla velocità media 6,8 Km/s, una lumaca rispetto alla Terra; d'altra parte più ci allontaniamo dal Sole minore è l'intensità della forza gravitazionale, minore deve essere la velocità di rivoluzione dei pianeti per il gioco degli equilibri dinamici.

Ancora più lontano, ad una distanza media di 4.496.500.000 Km, si trova Nettuno, più freddo di Urano, legato al Sole su un'orbita percorsa in 164.8 anni alla velocità media di 5.44 Km/s.


Dallo studio delle perturbazioni orbitali di Nettuno, prima teoricamente e poi visivamente, fu trovato Plutone su un'orbita la cui distanza media è di 5.900.000.000 Km, ma che viene fuori da una distanza massima di 7.375.000.000 e una minima 4.425.000.000 Km, da cui si evince che l'orbita è molto eccentrica (e=0.25344) rispetto agli altri pianeti, tanto da portarlo, durante il suo moto di rivoluzione che dura 247.7 anni, ad una distanza minore di quella di Nettuno (confrontate le distanze minime). La sua velocità media di rivoluzione è 4.7 Km/s.
 

Recentemente è stata avanzata l'ipotesi dell'esistenza di un decimo pianeta o di una stella molto debole che formerebbe un sistema binario con il Sole. Questa ipotesi non è mai stata supportata dalle osservazioni dirette degli oggetti, ma gli studi sulle perturbazioni dell'orbita di Plutone ed in particolare lo studio delle orbite delle comete provenienti dalle profondità dello spazio, hanno indotto a pensare che oltre Plutone ci deve essere qualcosa che possa giustificare quello che osserviamo.
E' poi notizia di qualche giorno fa (15 Marzo 2004, di cui ne parleremo a parte) la notizia della scoperta di un pianetino tutto ghiacciato chiamato Sedna dalle dimensioni molto piccole (più piccolo di Plutone) proveniente da distanze enormi se si ipotizza il suo moto di rivoluzione attorno ai 10.500 anni.

Certamente ai confini dell'universo deve esserci una specie di fabbrica di corpi che vengono scaraventati verso il Sole. Una sorta di macchina da bar che produce ghiaccioli come comete e pianetini dalle orbita fortemente ellittiche.

Infatti, quelle che provengono da una distanza superiore a quella di Plutone, non hanno tutte gli stessi parametri orbitali, (tranne quelle appartenenti alla famiglia di Kreutz), quindi ne deduciamo che le comete si troveranno in una specie di corona che avvolge il sistema solare e che dopo aver subito una perturbazione, sicuramente di tipo gravitazionale, (non riesco ad immaginare qualcuno che giochi a pallone o a bowling con le comete scommettendo sul risultato "vuoi vedere che centro la Terra?"), schizzano verso l'interno del sistema solare, raggiungendo le nostre "zone" e regalandoci spettacoli come quelli della cometa Hale-Bopp o Hyakutake.  

Probabilmente, come abbiamo già accennato, il materiale che costituisce la nube di Oort è il residuo della nube interstellare originale dalla quale si è formato il nostro sistema solare.

Questa ipotesi, proposta alcune decine d'anni fa da Jan Oort, si è dimostrata esatta analizzando le orbite delle comete, le quali, come abbiamo già detto, sembrano provenire da tutte le direzioni e da tutte le angolazioni possibili (quindi con simmetria sferica).
Le dimensioni di questa nube sferica sono piuttosto grandi: essa racchiude, in tutte le direzioni, lo spazio compreso tra 50.000 e forse 150.000 Unità Astronomiche (ricordiamo che 1 U.A.=150 milioni di chilometri, cioè la distanza media tra il Sole e la Terra). Se convertiamo questa distanza in anni luce (A.L.) otteniamo che la Nube di Oort si trova a circa 0,8 A.L. e 1,5 A.L. dal Sole.

Sottolineando che le stelle più vicine, il sistema triplo di alfa Centauri, distano solamente 4,2 a.l. dal Sole, si comprende che l'attrazione gravitazionale "reale" della nostra stella è presente, anche se debolmente, fino a distanze superiori all'anno luce. A questa distanza l'intensità dell'attrazione gravitazionale solare è infatti piuttosto bassa quindi, quando nei pressi del Sistema Solare transita una stella, l'insieme delle orbite dei corpi presenti nella nube di Oort ne viene perturbato in misura tanto maggiore quanto minore risulta la distanza dei vari corpi cometari dalla stella.
Si pensa che proprio una nana rossa chiamata Nemesi ruotando attorno al sole passerebbe vicino alla Nube di Orte perturbando milioni di comete che possono dirigersi verso il sole e quindi anche sulla Terra.


Questo porterebbe un gran numero di comete su orbite fortemente instabili (tendenzialmente caotiche) al punto che dopo poco tempo (su scala astronomica) molte comete verrebbero sparate al di fuori del Sistema Solare, mentre un certo numero verrebbe inviato in orbite fortemente ellittiche (o addirittura paraboliche o iperboliche) nella parte interna del Sistema Solare.

Se la cometa che entra nella parte interna del Sistema Solare ha un'interazione gravitazionale forte con uno o più pianeti, la sua orbita può venirne fortemente modificata fino a renderla ellittica, solitamente con un semiasse maggiore molto grande.
Questo può essere il destino delle comete scoperte recentemente in una zona oltre l'orbita di Nettuno e Plutone e raggruppate in un anello (più precisamente in un volume toroidale) chiamato Fascia di Kuiper.

Ad ogni passaggio queste comete possono risentire l'attrazione gravitazionale dei pianeti che ne deviano costantemente l'orbita al punto che, da comete di lungo periodo (oltre i 500 anni), possono diventare comete di medio periodo (come ad esempio la Halley - 76 anni) e successivamente di corto periodo.
Le comete periodiche percorrono un'orbita con semiasse maggiore molto corto e in poco tempo, su scala astronomica, percorreranno numerose orbite. Esse verranno costantemente bombardate dal vento solare e dalle particelle cariche emessi dalla nostra stella, conseguentemente perderanno molto materiale volatile e risplenderanno sempre di meno ad ogni ritorno al perielio.

Ma cosa sono le comete?

Una cometa non e' altro che una "palla di neve sporca" in orbita attorno al Sole, cioe' un agglomerato irregolare di ghiaccio (di acqua, ammoniaca, e di vari gas), polvere, metalli e rocce, tenuti insieme dalla mutua attrazione gravitazionale. Questo insieme costituisce il cosiddetto "nucleo", che normalmente e' oscuro, salvo quando la cometa si avvicina al Sole e diventa attiva.
Il nucleo ruota su se stesso con periodo compreso tra poche ore e alcuni giorni.

Fintanto che la cometa. è lontana dal Sole, questo ghiaccio è reso sporco dalla presenza di particelle solide di carbonio, ferro, nichel, ecc. Riscaldato dalla radiazione solare, sublima, trascinando con sé anche le particelle solide, e dà origine alla chioma; quando la pressione di radiazione del Sole diventa sensibile, si forma anche la coda, la cui luminosità è dovuta a processi di ionizzazione per urto con le particelle veloci provenienti dal Sole.

I nuclei hanno diametri dell'ordine della decina di chilometri e masse inferiori a un decimo di miliardesimo della massa della Terra; le chiome hanno diametri compresi fra 10.000 e 100.000 km e densità molto bassa; le code, che hanno densità ancora minori, raggiungono lunghezze variabili fino a 200 milioni di chilometri. Per effetto del vento solare, le code delle c. sono sempre rivolte in direzione opposta al Sole.  

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