Uno dei problemi fondamentali dell’astronomia e dell’astrofisica, la cui importanza è stata accentuata dalla scoperta di sistemi planetari extrasolari (oltre un centinaio a oggi), è costituito dal processo di formazione dei pianeti. I pianeti sono usualmente classificati in gassosi e rocciosi, i primi rappresentati nel nostro sistema solare da Giove, Saturno, Urano e Nettuno, gli altri da Mercurio, Venere, Terra e Marte, Plutone e dal pianeta scoperto da pochi mesi molto più lontano che costituisce una classe a parte. I pianeti rocciosi contengono ferro e metalli vari e possono formarsi solo all’interno di nubi galattiche non primordiali, dove gli atomi pesanti si siano formati entro stelle poi esplose come supernove. I pianeti gassosi possono formarsi da nubi più primordiali, contenenti essenzialmente idrogeno e piccole percentuali di altre sostanze, dalle quali, se la massa totale è sufficientemente grande, possono nascere anche le stelle (o le nane brune di cui si è parlato in una precedente rubrica, o anche pianeti isolati). Sul processo di formazione dei pianeti molto si è studiato nell’ultimo secolo, partendo dal modello standard sviluppato da George Whetherill. In tale modello si ha un processo di aggregazione delle particelle presenti nella nube, che procede a cascata, dove gli urti fra le varie particelle danno luogo ad aggregazioni di massa sempre più grande, sino a esaurire tutta la massa inizialmente disponibile nella nube non collassata nella stella centrale. Calcoli (approssimati) effettuati già negli anni Settanta tendevano a dare come risultato la presenza di pianeti di tipo terrestre nella vicinanza della stella, mentre i pianeti gassosi si collocavano a distanze maggiori, a circa mezzo miliardo di chilometri. Il tempo richiesto per la formazione del sistema planetario risultava di vari milioni di anni.
Questo modello è andato in crisi a seguito dell’osservazione dei sistemi planetari extrasolari - dove esistono pianeti giganti (anche circa dieci volte più grandi di Giove) in orbita vicinissima alla stella (solo qualche milione di chilometri!), quindi in una regione proibita dal modello di Whetherill - e di modelli più raffinati dell’evoluzione di un disco gassoso ruotante attorno alla stella. In un numero di fine 2002 della rivista Science, Mayer e altri, utilizzando un modello più raffinato e studiando l’evoluzione di un numero maggiore (un milione invece che centomila) di particelle del disco gassoso in moto quasi kepleriano attorno alla stella, hanno scoperto due fatti prima non considerati:
1) il disco può frammentarsi per instabilità gravitazionale, i frammenti quindi assorbono ulteriore materiale e possono coagularsi dando luogo ai pianeti gassosi giganti;
2) il processo sopra descritto richiede poche centinaia di anni, poiché altrimenti il disco gassoso si disperderebbe nello spazio impedendo la formazione dei pianeti.
Uno scenario quindi di nascita veloce dei pianeti giganti, che rende obsoleti i libri esistenti sulla formazione dei pianeti. L’ultima parola non è certo detta, in quanto molti problemi restano aperti come quello, che prima o poi sarà opportuno considerare, degli effetti di tipo elettromagnetico nella formazione dei pianeti.