Come si formano i pianeti: scoperto un tassello che mancava

Nascita dei pianeti: gli aggregati di polveri nei dischi protoplanetari si incollano l'uno all'altro grazie all'elettricità statica.

Disco protoplanetario
Un disco protoplanetario in una simulazione in 3D. | Shutterstock

I semi da cui hanno origine i pianeti si trovano, come sappiamo, nelle polveri dello spazio interstellare, ma se le prime e le ultime fasi di aggregazione di questi detriti celesti sono ormai piuttosto chiare, il passaggio intermedio di questo processo è risultato a lungo più difficile da afferrare. Ora uno studio pubblicato su Nature Physics sembra far luce su questo frangente della formazione planetaria: secondo gli autori della ricerca, dell'Università di Duisburg-Essen (Germania), l'elettricità statica potrebbe avere un ruolo chiave nel far "incontrare" e nel tenere unite le briciole iniziali di corpi celesti.

 

Un mistero da chiarire. Le prime aggregazioni all'origine dei pianeti sono formate da granelli di polveri nell'ordine di micrometri (cioè millesimi di millimetri), che collidono l'uno contro l'altro mentre orbitano nel disco protoplanetario: questo processo fisico, l'adesione, è lo stesso che favorisce la formazione dei "gatti di polvere" e capelli sui pavimenti delle nostre case.

 

Mano a mano però che i granuli di polveri crescono in dimensioni e si fanno più compatti, anziché attaccarsi ai loro simili iniziano a rimbalzare l'uno contro l'altro come palle da biliardo: tutto ciò succede quando i nuclei planetari raggiungono dimensioni millimetriche. Per "costruire" un pianeta, è quindi necessario che questi frammenti superino la "barriera" che li fa rimbalzare l'uno sull'altro e inizino a unirsi in particelle più grosse, capaci di esercitare sulle altre attrazione gravitazionale. Come si supera, questo limite?

Costrette a interagire. I ricercatori hanno provato a riprodurre le condizioni a cui queste polveri sono sottoposte nella Drop Tower di Brema, una struttura alta 120 metri all'interno della quale si conducono esperimenti in condizione di vuoto d'aria, per permettere di simulare la microgravità. Il team ha catapultato un contenitore pieno di perline di vetro di 0,4 mm di spessore in cima alla torre, e l'ha osservato precipitare di caduta libera, filmando le interazioni tra particelle con una telecamera ad alta velocità.

 

Aggregazioni spontanee. In condizioni di microgravità, grazie al fenomeno dell'elettricità statica (l'accumulo superficiale e localizzato di cariche elettriche, in genere per strofinio) le particelle di vetro hanno sviluppato spontaneamente forti cariche elettriche che hanno permesso la formazione di grossi aggregati, di dimensioni nell'ordine dei centimetri. L'ipotesi è che in seguito a questa fase, dalle dinamiche finalmente più chiare, le particelle siano in grado di unirsi ad altre simili con l'aiuto della gravità, fino a formare corpi celesti di maggiori dimensioni.

 

16 dicembre 2019 | Elisabetta Intini