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La nube di Oort

Giugno 15, 20215863 views0

Un muro di cinta attorno al Sistema Solare

La nube di Oort è una regione distante dello spazio, che cinge il Sistema Solare e che è identificata come la sede di comete e di altri numerosissimi corpi ghiacciati. Preso il Sole come riferimento, si stima che la nube si estenda in una vasta zona compresa tra le 2.000 UA e le 200.000 UA. Una sola UA – unità astronomica- corrisponde alla distanza media tra il Sole e la Terra, cioè a circa 150 milioni di chilometri, che si traducono in uno spessore della nube compreso tra 0,3 e 1,5 anni luce.

La nube di Oort è una struttura abbastanza semplice da inquadrare. La si può immaginare come un guscio diviso in due sottogusci, ovvero una fascia interna di forma toroidale, ed una fascia esterna di forma sferica. La nube esterna, che comincia verso le 1500 UA, si distingue dalla nube interna perchè i corpi al suo interno sono influenzati dalla gravità delle stelle vicine, che inducono dei cambiamenti a lungo termine sulle loro orbite. Sono proprio queste perturbazioni a creare le comete che provengono dalla fascia esterna della nube di Oort. Per quel che concerne i nuclei cometari che risiedono nella zona interna, questi non sono fortemente influenzati dalla gravità delle altre stelle, pertanto le loro orbite godono di maggiore stabilità nel tempo.

Per determinare l’esistenza di questa regione ricca di detriti, fu fondamentale il contributo di due astronomi, Ernst Öpik e Jan Oort. Il primo ipotizzò nel 1932 che la nube fosse il luogo di formazione delle comete, mentre il secondo nel 1950 arrivò alla conclusione opposta, ovvero che l’origine delle comete non fosse riconducibile all’esterno del Sistema Solare, bensì all’interno.

Oort credeva davvero improbabile che le comete si potessero formare in una zona tanto lontana dal Sole, tra le 50.000 UA e le 200.000 UA. In questa zona, secondo Oort, la temperatura era troppo bassa e la densità di materiale gassoso non sarebbe mai potuta essere maggiore della densità media del mezzo interstellare – circa una particella per cm³. Alla luce di questi fatti, Oort scartò l’ipotesi di formazione per condensazione e accrescimento in una zona tanto distante dal proto-Sole. Aggiunse, inoltre, che in seguito alla formazione dei pianeti, le continue interazioni gravitazionali e le risonanze orbitali avrebbero portato all’allontanamento di alcuni di questi oggetti verso orbite sempre più eccentriche. Come conseguenza della sovrapposizione degli effetti gravitazionali dei pianeti e delle stelle vicine, buona parte di questi oggetti si è raccolta nella regione ora nota come nube di Oort.

Un’ulteriore ipotesi di Jan Oort suggerisce che tali eventi potrebbero aver parallelamente portato alla formazione dei planetesimi nella fascia principale di asteroidi, compresa tra Marte e Giove. Se le radiazioni solari hanno avuto minimo effetto, o nessuno, sugli oggetti della nube di Oort che conservano ancora le loro componenti volatili, con molta probabilità hanno invece fatto evaporare la componente volatile degli oggetti della fascia di asteroidi. Jan Oort pensava che se anche i meteoriti liberano una componente gassosa se portati ad alte temperature, vuol dire che i meteoriti appartengono alla stessa classe delle comete, e questo costituirebbe secondo lui una prova aggiuntiva a favore dell’origine comune di comete, meteoriti, e planetesimi.

Una vista messa a dura prova

Un problema fondamentale insito nella rilevazione della nube di Oort risiede nella forte scarsità di dati. Molti corpi celesti sono osservabili tramite un comune telescopio ottico o tramite radiotelescopio, in quanto riflettono la luce incidente o emanano loro stessi luce propria. Per la nube di Oort, la faccenda si complica, e non di poco. Gli oggetti residenti nella nube di Oort sono talmente distanti dal nostro Sole, e talmente piccoli, che non riflettono abbastanza luce per essere visibili. Si potrebbe pensare di usare i radiotelescopi e aspettare dei segnali elettromagnetici che si possano ricondurre agli oggetti della nube. Purtroppo anche questo metodo risulta poco efficace, riducendo il catalogo degli oggetti a circa una ventina di oggetti scoperti.

In sostanza, abbiamo ipotesi largamente avvalorate sull’esistenza della nube di Oort, ma nessuna dimostrazione definitiva. Ciò nonostante, data la provenienza delle comete da ogni direzione, l’idea di una simmetria sferica nella nube di Oort sembra essere ampiamente accettata, rendendo plausibili le supposizioni sulla struttura della nube.

Nuovi studi sull’origine della nube

Un recente studio condotto dagli astronomi Simon Portegies Zwart, Santiago Torres, Maxwell X. Cai ed Anthony G.A. Brown dell’Università di Leida ha ricostruito con successo i primi 100 milioni di anni di vita della nube di Oort.

L’esatta dinamica che ha portato alla formazione della nube di Oort è stata per molto tempo un mistero, principalmente perchè consiste in una serie di eventi difficili da elaborare nella loro interezza. Alcuni processi possono essere durati solo un paio di anni, mentre altri potrebbero essere durati anche miliardi. I ricercatori di Leida hanno prima elaborato i singoli eventi separatamente, per poi ricucirli in un’unica sequenza.

Nel video viene mostrata una simulazione dei primi due milioni di anni di evoluzione orbitale per un asteroide in risonanza 4:5 con Giove (traiettoria blu). L’asteroide raggiunge la zona interna della nube di Oort con un semiasse maggiore di circa 14.000 UA e un’eccentricità maggiore di 0,995. Ogni fotogramma è su una scala differente. (Credit: Portegies Zwart et al.)

Fonti

• Paper: Oort cloud Ecology II: The chronology of the formation of the Oort cloud, Simon Portegies Zwart, Santiago Torres, Maxwell X. Cai & Anthony G.A. Brown, 2021;
• Jan Oort, The structure of the cloud of comets surrounding the Solar System and a hypothesis concerning its origin, in Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands, vol. 11, 1950, pp. 91–110;
• E. Öpik, Note on Stellar Perturbations of Nearly Parabolic Orbits,
  Proceedings of the American Academy of Arts and Sciences
  Vol. 67, No. 6 (Oct., 1932), pp. 169-183;
• Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Solar System Dynamics;
• Carnegie Science;
• solarsystem.nasa.gov;
• ScienzaPerTutti, INFN;