Origine del sistema solare: storia e modello standard

La scienza che studia l’origine del sistema solare è la cosmogonia. Oggi abbiamo numerose prove osservative dell’esistenza di numerosi sistemi planetari e addirittura si ritiene che la formazione di un sistema planetario sia un sottoprodotto della formazione di una stella.

I primi tentativi di spiegare l’origine del sistema solare risalgono al XVII secolo, quando il sistema eliocentrico copernicano era largamente accettato dagli scienziati grazie alle osservazioni di Galileo e alla scoperta di Keplero delle tre leggi che regolano il moto dei pianeti.

Le prime ipotesi sull’origine del sistema solare

Uno dei primi tentativi di spiegare l’origine del sistema solare fu fatto da Cartesio nel 1644. La materia primordiale sarebbe stata un fluido in rotazione e la maggior parte di essa si sarebbe accumulata al centro formando un gran vortice centrale che avrebbe dato origine al Sole. Altri vortici minori avrebbero dato origine ai pianeti, e siccome tutto il fluido ha un comune moto di rotazione, i pianeti continuerebbero a ruotare attorno al Sole. Malgrado questa spiegazione abbia rilevanza solo dal punto di vista storico, è interessante in quanto essa e tutti i successivi modelli ipotizzano un’origine comune per il Sole e i pianeti.

Nel 1755, Immanuel Kant nella sua Filosofia naturale propose che il sistema solare si sia formato da condensazioni in un disco ruotante attorno al centro dove si stava formando il Sole. L’idea centrale, su cui si basano anche le moderne teorie, è l’esistenza di una nebulosa solare a forma di disco, suggerita dal fatto che tutti i pianeti orbitano su piani quasi coincidenti con il piano dell’eclittica, cioè dell’orbita della Terra attorno al Sole, nello stesso senso, e cioè in senso antiorario, per un ipotetico osservatore situato fuori dalla Terra, al di sopra del polo Nord.

Nel 1796, Pierre Simon de Laplace nella sua Esposizione del sistema del mondo cercò di spiegare perché pochi grandi pianeti ruotino in orbite quasi circolari, profondamente separate l’una dall’altra. Secondo lo studioso, la forza centrifuga separerebbe la materia in parecchi anelli concentrici, da cui poi si formerebbero i pianeti.

James Jeans, agli inizi del XX secolo, sostenne la teoria mareale dell’origine del sistema solare, secondo la quale i pianeti si sarebbero formati da getti di gas strappati al Sole da un casuale passaggio ravvicinato di un’altra stella, teoria oggi contraddetta da numerose osservazioni.

Il modello standard

Il modello, ad oggi ritenuto valido dell’origine del sistema solare è chiamato ipotesi della nebulosa solare o teoria della formazione solare e descrive come il sistema solare si sia formato da una grande nube di gas e polveri chiamata nebulosa solare circa 4,6 miliardi di anni fa. Secondo questa teoria, una regione di una galassia contenente gas e polveri inizia a contrarsi a causa di eventi come esplosioni di supernove o onde d’urto da collisioni stellari, e questo processo crea una nebulosa solare, una vasta nube di gas e polveri in rotazione. Una qualche perturbazione esterna, come l’esplosione di una supernova nelle vicinanze, una collisione tra nubi di gas o l’azione delle onde d’urto, fa sì che alcune parti della nebulosa inizino a collassare gravitazionalmente, causando la formazione di un disco di materia rotante attorno a un centro di massa in via di formazione, chiamato protostella.

Ecco quindi il processo che si trova all’origine del sistema solare. Nel disco protostellare, particelle di polvere si accumulano formando granuli e poi oggetti più grandi chiamati planetesimi, i quali crescono ulteriormente per accrescimento di materia da parte dell’attrazione gravitazionale, dando origine ai protopianeti, che continuano a crescere attraverso collisioni e accrescimenti. Con il tempo, alcuni protopianeti raggiungono dimensioni sufficienti da attirare gas dalla nebulosa circostante, diventando pianeti giganti come Giove e Saturno. Allo stesso tempo, i pianeti terrestri come la Terra si formano principalmente attraverso l’accumulo di materiale solido nel disco. Nel centro del disco protostellare, la pressione e la temperatura aumentano fino a raggiungere condizioni in cui inizia la fusione nucleare dell’idrogeno. Questo processo genera una grande quantità di energia e luce, dando luogo alla formazione della stella centrale, il Sole. Nel corso di milioni di anni, il processo di formazione planetaria e stellare si completa. I pianeti, le lune, gli asteroidi e le comete continuano a interagire gravitazionalmente, dando origine al sistema solare che conosciamo oggi.

Fonte immagine in evidenza per l’articolo sull’origine del sistema solare: Wikipedia