Polvere di Stelle

L’affascinante viaggio di un granello di polvere

Claudia Verrienti

Dipartimento di Fisica

Università degli Studi di Lecce

Dalla nube molecolare Dalla nube molecolare alla formazione del Sistema alla formazione del Sistema

SolareSolareNell’ immenso “vuoto” del mezzo

interstellareesistono regioni più dense di gas e polveri: quando la loro densità raggiunge valori dell'ordine di 1000 volte quella dello spazio interstellare, molti atomi si combinano in molecole, e la nube di gas diventa una nube molecolare .

Queste nubi, ben più fredde dell'ambiente circostante, costituiscono il luogo ideale per la nascita di nuove stelle.

Formazione del Sistema Solare: sebbene sia stata formulata nella seconda metà del ‘700, la teoria oggi più accreditata è quella di Kant-Laplace: Immanuel Kant (1724-1804), infatti, la ipotizzò nel 1755, mentre Pierre Simon de Laplace (1749-1827), la perfezionò nel 1796.

Teoria dell’ accrescimento: tutto ebbe inizio 4,5 miliardi di anni fa da una nube di gas in cui erano presenti gli elementi fondamentali per la formazione del Sistema Solare (le polveri).

Questa nebulosa si condensò, contraendosi per effetto della gravità in circa 100 anni, provocando la formazione di una protostella, la progenitrice del Sole.

Quando il Sole si è acceso, ha attraversato una fase iniziale di attività molto intensa che ha generato un impetuoso vento solare dal centro verso la periferia del Sistema in formazione.

Ciò ha spazzato via il materiale della nebula dalle regioni più prossime al Sole appena nato ma con una sensibile differenza: il gas, più leggero, è stato tendenzialmente scaraventato più lontano mentre il materiale più denso e più pesante, non potendo essere scagliato troppo distante, si è concentrato in zone più vicine al Sole e su orbite pressoché parallele.

Si sono così formati, per condensazione dai materiali Si sono così formati, per condensazione dai materiali primitivi della nebulosa pre-solare i proto-pianeti che primitivi della nebulosa pre-solare i proto-pianeti che daranno poi vita a:daranno poi vita a:- i - i pianeti rocciosipianeti rocciosi ((Mercurio, Venere, Terra e Marte) Terra e Marte) vicino al Sole,vicino al Sole,- i - i pianeti gigantipianeti giganti ((Giove, Saturno, Urano, Nettuno) più Nettuno) più lontano.lontano.- PlutonePlutone e i TNO (Trans Neptunian Objects)

Solo dopo circa Solo dopo circa un miliardo di anniun miliardo di anni dalla nascita del dalla nascita del Sole si può riconoscere un vero e proprio sistema Sole si può riconoscere un vero e proprio sistema

planetario.planetario.

Struttura del Sistema Solare

0,387 UA

0,723 UA

1 UA = 149,6 milioni di Km

1,524 UA

5,203 UA

9,539 UA

19,191 UA

30,061 UA39,529 UA

I pianeti terrestri o rocciosiI pianeti terrestri o rocciosiLa contrazione gravitazionale provocata dal progressivoLa contrazione gravitazionale provocata dal progressivoaccrescimento della massa proto-planetaria produsse un accrescimento della massa proto-planetaria produsse un aumento di temperatura che innescò un processo di aumento di temperatura che innescò un processo di parziale fusione del pianeta e la riorganizzazione dei parziale fusione del pianeta e la riorganizzazione dei suoi componenti in strati concentrici: suoi componenti in strati concentrici: crostacrosta, , mantello e nucleo.mantello e nucleo.

I silicati più leggeri, risalirono verso la superficie della I silicati più leggeri, risalirono verso la superficie della massa fluida, formando il mantello e la crosta, mentre massa fluida, formando il mantello e la crosta, mentre

gliglielementi pesanti, soprattutto ferro e nichel, affondaronoelementi pesanti, soprattutto ferro e nichel, affondaronoverso il centro. verso il centro.

Al tempo stesso, tramite le eruzioni vulcaniche, granAl tempo stesso, tramite le eruzioni vulcaniche, granparte dei gas leggeri vennero espulsi, in particolar parte dei gas leggeri vennero espulsi, in particolar modo l’anidride carbonica e l’azoto, andando a modo l’anidride carbonica e l’azoto, andando a costituire costituire l'atmosfera primordialel'atmosfera primordiale, mentre il vapore , mentre il vapore acqueo condensava, dando origine ai primi acqueo condensava, dando origine ai primi oceanioceani. .

GeaGea: : caratteristiche fisiche del caratteristiche fisiche del

pianeta Terrapianeta TerraMassa (10^24 kg) 5,9736Massa (10^24 kg) 5,9736

Raggio Equatoriale (km) 6378,1Raggio Equatoriale (km) 6378,1Raggio Polare (km) 6356,8Raggio Polare (km) 6356,8

Densità (densità dell’acqua): 5,4 Densità (densità dell’acqua): 5,4 Periodo di rotazione (ore) 23,9345Periodo di rotazione (ore) 23,9345Periodo orbitale (giorni) 365,256Periodo orbitale (giorni) 365,256

I poli magnetici della Terra I poli magnetici della Terra si sono invertiti oltre una si sono invertiti oltre una decina di volte negli ultimi decina di volte negli ultimi 30 milioni di anni, con una30 milioni di anni, con unafrequenza media di 300 frequenza media di 300 mila anni. mila anni. L’ultima inversione L’ultima inversione si sarebbe verificata circa si sarebbe verificata circa 780 mila anni fa.780 mila anni fa.

MERCURIOMERCURIOCARATTERISTICHE GENERALICARATTERISTICHE GENERALI

Raggio medio: 2.439 Km (1/3 RRaggio medio: 2.439 Km (1/3 RΘΘ))Massa: 5,5 * 10Massa: 5,5 * 102222 Kg (10 Kg (10-2-2 M MΘΘ))Periodo di rotazione: 58 giorniPeriodo di rotazione: 58 giorniPeriodo di rivoluzione: 88 giorniPeriodo di rivoluzione: 88 giorniAssenza quasi totale di atmosfera (He)Assenza quasi totale di atmosfera (He)Tmax=+ 430°C; Tmin= -210 °CTmax=+ 430°C; Tmin= -210 °C

Sonda Mariner 10 (1974)Sonda Mariner 10 (1974)

La densità è simile a quella della Terra La densità è simile a quella della Terra (5,4 volte la densità dell’acqua)(5,4 volte la densità dell’acqua)

Il nucleo è costituito da ferro e nichel ed è il più ricco di minerali di Il nucleo è costituito da ferro e nichel ed è il più ricco di minerali di tutto il nostrotutto il nostro

Sistema Solare; le regioni più esterne sono costituite da silicati ad alte Sistema Solare; le regioni più esterne sono costituite da silicati ad alte temperature copertitemperature coperti

da una crosta molto simile a quella terrestre. da una crosta molto simile a quella terrestre.

VENEREVENERECARATTERISTICHE GENERALI CARATTERISTICHE GENERALI

Raggio medio: 6052 Km (=RRaggio medio: 6052 Km (=RΘΘ))Massa: 8 * 10Massa: 8 * 102323 Kg (=1/7.5 M Kg (=1/7.5 MΘΘ))

Densità media: 5,24 volte l’acquaDensità media: 5,24 volte l’acqua Periodo di rotazione: 243 giorniPeriodo di rotazione: 243 giorniPeriodo di rivoluzione: 225 giorniPeriodo di rivoluzione: 225 giorni

Venere possiede un'atmosfera molto densa (PVenere possiede un'atmosfera molto densa (P00=92 atm) e calda, =92 atm) e calda, composta per il 96 % di anidride carbonica e per il 4 % di composta per il 96 % di anidride carbonica e per il 4 % di azoto, con tracce di biossido di zolfo, argon e vapor acqueo.azoto, con tracce di biossido di zolfo, argon e vapor acqueo.

Su Venere è presente un fortissimo “effetto serra”:Su Venere è presente un fortissimo “effetto serra”: TTminmin = 446°C, T = 446°C, Tmaxmax =500°C =500°C

Mappatura della superficie venusiana: Mappatura della superficie venusiana: Aphrodite TerraAphrodite Terra e e Ishtar TerraIshtar Terra

Le più alte montagne superano di oltre 1.000 metri il nostro Le più alte montagne superano di oltre 1.000 metri il nostro monte Everest! monte Everest!

MARTEMARTECARATTERISTICHE GENERALI CARATTERISTICHE GENERALI Raggio medio: 3.393 Km (=1/2 RRaggio medio: 3.393 Km (=1/2 RΘΘ))

Massa: 1/10 MMassa: 1/10 MΘΘ Densità media: 3,94 volte l’acqua Densità media: 3,94 volte l’acqua

Periodo rotazionale: 24,62 orePeriodo rotazionale: 24,62 orePeriodo di rivoluzione: 687 giorniPeriodo di rivoluzione: 687 giorniTemperatura massima: +27 °CTemperatura massima: +27 °CTemperatura  minima: -126 °C Temperatura  minima: -126 °C

Fascia degli asteroidiFascia degli asteroidiTra Marte e Giove, a fare quasi da spartiacque tra i pianeti Tra Marte e Giove, a fare quasi da spartiacque tra i pianeti

interni ed esterni, troviamo la così chiamata fascia degli interni ed esterni, troviamo la così chiamata fascia degli asteroidi. asteroidi.

Gli asteroidi, detti anche pianetini o planetoidi, Gli asteroidi, detti anche pianetini o planetoidi, sono  semplicemente grossi "ammassi" di rocce, sono  semplicemente grossi "ammassi" di rocce, di dimensioni variabili: di dimensioni variabili: il più grande avvistato, il più grande avvistato, CerereCerere, misura 955 km., misura 955 km.

Il fatto che tra Marte e Giove ce ne siano cosìIl fatto che tra Marte e Giove ce ne siano cosìtanti (si stima da 40 000 a 50 000) fa presuporre tanti (si stima da 40 000 a 50 000) fa presuporre che essi siano dei resti del materiale da cui ha avuto origine che essi siano dei resti del materiale da cui ha avuto origine

il Sistemail SistemaSolare, che non hanno potuto aggregarsi in un corpo di Solare, che non hanno potuto aggregarsi in un corpo di

maggiorimaggioridimensioni a causa delle dimensioni a causa delle perturbazioni gravitazionaliperturbazioni gravitazionali

provocate dallaprovocate dallagigantesca massa del vicino pianeta Giove, in rapido gigantesca massa del vicino pianeta Giove, in rapido

accrescimento. accrescimento.

I pianeti giganti: gassosi e I pianeti giganti: gassosi e ghiacciatighiacciati

Alcuni considerano Giove e Saturno come stelle mancate Alcuni considerano Giove e Saturno come stelle mancate poiché la loro composizione è simile a quella del Sole (H, poiché la loro composizione è simile a quella del Sole (H,

He) e la loro massa non è molto al di sotto della soglia He) e la loro massa non è molto al di sotto della soglia necessaria per far innescare le reazioni all’interno del necessaria per far innescare le reazioni all’interno del suo nucleo e se questo fosse successo il sistema solare suo nucleo e se questo fosse successo il sistema solare sarebbe stato formato da un sistema di due o tre stelle sarebbe stato formato da un sistema di due o tre stelle

che non avrebbe reso possibile la formazione dei pianeti.che non avrebbe reso possibile la formazione dei pianeti.

RRJJ = 71400 Km = 11,2 R = 71400 Km = 11,2 RΘΘ; M; MJJ = 1,9x10 = 1,9x102727 Kg =300 M Kg =300 MΘΘ

RRSS = 57268 Km = 10 R = 57268 Km = 10 RΘΘ; M; MS S = 5,7 x 10= 5,7 x 102626 Kg =100 M Kg =100 MΘΘ

RRUU = 25559 Km = 4,5 R = 25559 Km = 4,5 RΘΘ; M; MUU = 8,7x10 = 8,7x102525 Kg =10 M Kg =10 MΘΘ

RRNN = 24746 Km = 4 R = 24746 Km = 4 RΘΘ ; M ; MNN =1,0x10 =1,0x102626 Kg = 12 M Kg = 12 MΘΘ

http://www.pd.astro.it/MOSTRA/NEW/IMAGES/SATUR3G.GIF

Titano

Plutone-Caronte e i TNOsPlutone-Caronte e i TNOsLa dimensioni (R=1275Km) e la massa (13x10La dimensioni (R=1275Km) e la massa (13x102222Kg) Kg)

ridotta fanno credere che Plutone possa un tempo ridotta fanno credere che Plutone possa un tempo essere stato una delle lune di Nettuno, poi sfuggite essere stato una delle lune di Nettuno, poi sfuggite alla sua influenza gravitazionale; ma potrebbe essere alla sua influenza gravitazionale; ma potrebbe essere anche un semplice corpo esterno al sistema solare, anche un semplice corpo esterno al sistema solare, catturato successivamente dal campo del Sole.catturato successivamente dal campo del Sole.

L’inclinazione dell’orbita (circa 17°) tende a favorire la L’inclinazione dell’orbita (circa 17°) tende a favorire la tesi di estraneità al Sistema Solare e favorisce l’idea tesi di estraneità al Sistema Solare e favorisce l’idea di Plutone come un’avanguardia di una serie di di Plutone come un’avanguardia di una serie di pianetini (i TNOs).pianetini (i TNOs).

Plutone è accompagnato da una luna, Caronte:Plutone è accompagnato da una luna, Caronte:l’origine di questo sistema potrebbe farsi risalire l’origine di questo sistema potrebbe farsi risalire ad un unico pianeta disintegratosi a causa di un ad un unico pianeta disintegratosi a causa di un violento impatto da parte di un corpo più grande .violento impatto da parte di un corpo più grande .

TNO o KBOTra le ultime scoperte, spicca in particolare il nome di Sedna, un piccolo

corpo che orbita nelle regioni più remote del sistema solare con afelio e perielio rispettivamente a 1000 e a 70 UA.

Sedna è solo una dei tanti TNO (oggetti transnettuniani facenti parte della più vasta “cintura di Kuiper”: KBO, ovvero Kuiper Belt Object), classificazione secondo la quale apparte-rebbe anche lo stesso Plutone.

Ma la KBO non è altro che una riserva di corpi ghiacciati che se disturbati gravitazionalmente lasciano le zone rimote del Sistema Solare per spingersi all’interno spesso finendo contro un pianeta gigante o nel Sole stesso: sono le comete di corto periodo!

Le cometeLe cometeUna cometa non e' altro che una "Una cometa non e' altro che una "palla di neve sporcapalla di neve sporca" in " in

orbita attorno al Sole, cioe' un agglomerato irregolare di orbita attorno al Sole, cioe' un agglomerato irregolare di ghiaccio (di acqua e di vari gas), polvere, metalli e rocce, ghiaccio (di acqua e di vari gas), polvere, metalli e rocce, tenuti insieme dalla mutua attrazione gravitazionale. tenuti insieme dalla mutua attrazione gravitazionale. Questo insieme costituisce il cosiddetto "Questo insieme costituisce il cosiddetto "nucleonucleo", che ", che normalmente e' oscuro, salvo quando la cometa si avvicina normalmente e' oscuro, salvo quando la cometa si avvicina al Sole e diventa attiva sviluppando la chioma e la coda di al Sole e diventa attiva sviluppando la chioma e la coda di gas e polveri sublimati e spazzati via dal vento solare. gas e polveri sublimati e spazzati via dal vento solare.

Il nucleo puo' avere dimensioni comprese tra qualche Il nucleo puo' avere dimensioni comprese tra qualche centinaio di metri a decine di Km, e ruota su se stesso con centinaio di metri a decine di Km, e ruota su se stesso con periodo compreso tra poche ore e alcuni giorni. periodo compreso tra poche ore e alcuni giorni.

Le comete a lungo periodo provengono da una regione ai Le comete a lungo periodo provengono da una regione ai confini del Sistema Solare, la "confini del Sistema Solare, la "nube di Oortnube di Oort", ", avvicinandosi al Sole lungo orbite che possono essere avvicinandosi al Sole lungo orbite che possono essere chiuse (ellittiche) o aperte (paraboliche o iperboliche). Nel chiuse (ellittiche) o aperte (paraboliche o iperboliche). Nel primo caso la cometa sara' periodica, nel secondo no: primo caso la cometa sara' periodica, nel secondo no: dopo essersi allontanata dal Sole, verra' espulsa dal dopo essersi allontanata dal Sole, verra' espulsa dal Sistema Solare e tornera' per sempre nell'oscurita' dello Sistema Solare e tornera' per sempre nell'oscurita' dello spazio. spazio.

Kohoutek, 1974

Halley, 1986

Hyakutake

Hale-Bopp, 1995

Swift-Tuttle: 1992, 2126

Perseidi