Nube di Öpik-Oort

Sin’ora abbiamo analizzato praticamente tutti gli aspetti riguardanti i corpi cometari ma ne abbiamo tralasciato uno di fondamentale importanza: dove nascono le comete?. Più che dove nascono le comete il nocciolo della questione risiede nel “da dove vengono le comete”. Una prima grossolana ipotesi della provenienza dei corpi cometari, formulata nei primi anni ’30, proponeva, come luogo di residenza, una grande nube posta oltre il margine esterno del Sistema Solare.

Il primo ad ipotizzare l'esistenza di questa nube fu l'astronomo estone Ernst Julius Öpik nel 1932; ipotesi che venne successivamente ripresa, nel 1950, dall'astronomo olandese Jan Hendrik Oort, secondo cui la nube conterrebbe centinaia di miliardi di nuclei cometari con orbite stabili, fortemente ellittiche e periodi dell'ordine di milioni di anni. Secondo la teoria di Oort queste comete si sarebbero formate nella fascia principale degli asteroidi (compresa tra le orbite di Marte e Giove), solo successivamente sarebbero migrate nella nube a causa della repulsione gravitazionale esercitata da Giove. Tuttavia questo scenario apparve improbabile già in passato, nel 1970 G. W. Cameron propose che i nuclei cometari si erano formati direttamente nella nube. Ed è questa la teoria accettata tutt’oggi.

Scenari odierni

(nell’immagine qui sopra possiamo notare la rappresentazione semplificata della struttura della nube di Öpik-Oort. La nube contiene al suo interno al fascia di Edgeworth-Kuiper che a sua volta contiene il Sistema Solare. La fascia più chiara che si nota all'interno costituisce la "nube interna" di forma schiacciata, l'involucro che contiene il tutto è invece costituito dalla "nube esterna")

Attualmente si crede nell’esistenza di questa nube. E’ stata denominata nube di Öpik-Oort in onore dei due scienziati teorizzatori. Si stima che contenga centinaia di miliardi di corpi, essa dovrebbe essere il “residuo fossile” della nube originaria di polvere e gas che, circa 5 miliardi di anni fa, collassando diede vita alla nostra stella e ai pianeti che la circondano. Per citare un semplice esempio potremmo considerarla come frutto dei “materiali di risulta” avanzati dalla “costruzione” del nostro Sistema Solare. Esattamente come, dopo la costruzione di un edificio, avanzano modeste quantità di cemento, ghiaia e qualche mattone.

La nube di Öpik-Oort è assimilabile con buona approssimazione ad un guscio sferico molto grande. Esso contiene al suo interno il Sistema Solare e la fascia di Edgeworth-Kuiper. Le sue dimensioni sono enormi: sono infatti comprese tra un minimo di 20.000 U.A. e un massimo che dovrebbe oscillare tra 80.000 e 100.000 U.A.. In poche parole essa si estende fino a 1,5 o 2 anni luce dal Sole, quasi la metà della distanza tra il Sole e la stella più vicina conosciuta: Proxima Centauri. Inoltre il bordo interno del guscio lambisce il margine esterno della fascia di Edgeworth-Kuiper, ciò fa si che tra le due non ci sia un netto confine di separazione.

La nube è debolmente legata al Sistema Solare tramite interazioni gravitazionali. Anche se a tutt’oggi non esistono certe evidenze scientifiche, la sua esistenza è fortemente indiziata dal fatto che le comete continuano a comparire di continuo pur venendo distrutte dopo alcuni passaggi vicino al Sole. Da ciò scaturisce la necessità dell’esistenza di una “sorgente” di comete.

La nube di Öpik-Oort non è mai stata osservata direttamente in quanto, a distanze così elevate, la luce del Sole non riesce a produrre una riflessione, sulla superficie dei corpi, tale da renderli visibili. Tutto ciò anche in considerazione del bassissimo valore di albedo posseduto da suddetti corpi.

La nube è stata suddivisa in due regioni distinte:

• la nube interna, di forma più schiacciata, si estende tra 3.000 e 20.000 U.A., si stima che essa contenga il 50%-60% circa della popolazione originaria.
• la nube esterna, di forma circa sferica, si estende a partire da 20.000 U.A., si stima che essa contenga il 40% circa della popolazione originaria.

Attualmente si crede che la nube esterna di Öpik-Oort segni il confine del Sistema Solare.

Perturbazioni nella nube di Öpik-Oort

Secondo alcuni studiosi la variazione della frequenza media statistica delle comete che transitano al perielio è direttamente collegata alle perturbazioni che ciclicamente si manifestano nella nube di Öpik-Oort.

Gli oggetti che si trovano nella nube esterna, anche a causa dell’esiguo valore di energia orbitale di legame posseduta, possono facilmente essere perturbati nel loro moto a causa di collisioni e/o interazioni con gli altri corpi oppure con altre stelle di passaggio.

Prima di proseguire dobbiamo aprire una brevissima parentesi sulle stelle. Le stelle nelle galassie non sono ferme ma si muovono lungo cammini propri soggetti alle forze presenti nella galassia e alle interazioni con altre stelle.

Citiamo, ad esempio, la stella di Barnard che possiede il moto proprio più grande del cielo: percorre infatti 1° di cielo ogni 50 anni circa (o anche 10,3 secondi d’arco all’anno). Dagli ultimi calcoli risulta che, grazie al suo moto, la stella di Barnard raggiungerà la minima distanza dal Sole, stimata in 3,8 anni luce, nell’anno 11.700.

Può capitare quindi che alcune stelle, durante i propri rispettivi moti, si avvicinano a distanze tali da influenzarsi a vicenda. Queste influenze si traducono in perturbazioni nelle rispettive nubi di Öpik-Oort. Infatti anche le altre stelle possiedono una propria nube di Öpik-Oort poiché vengono generate dallo stesso meccanismo che ha costituito il Sole. In alcuni casi, durante la fase di avvicinamento, le rispettive nubi si possono anche intersecare o sovrapporre marginalmente.

Di conseguenza i principali fattori responsabili delle perturbazioni del moto degli oggetti presenti nella nube sono:

• la forza mareale della Via Lattea;
• il passaggio di un'altra stella in prossimità del Sole.

Secondo l’astrofisico Paul R. Weissman, statisticamente ogni 36 milioni di anni una stella dovrebbe passare a meno di 10.000 U.A. dal Sole e a meno di 3.000 U.A. ogni 400 milioni di anni. Se questa ipotesi fosse vera esisterebbero già due cicli distinti capaci di alterare gli equilibri della nube. E’ stato inoltre calcolato che tra circa 1.4 milioni di anni la nana rossa Gliese 710 attraverserà la parte esterna nube di Öpik-Oort a circa 70.000 U.A. dal Sole determinando un incremento della frequenza delle comete probabilmente solo del 50%.

Teoria sull’esistenza di Nemesis

Una teoria finalizzata alla ricerca e alla spiegazione della possibile causa delle perturbazioni nella nube che circonda il Sistema Solare è stata proposta nel 1984 dall'astrofisico Richard Muller. Secondo questa teoria il Sole possiede una piccola stella compagna chiamata Nemesis, dal nome della dea greca della vendetta e del castigo. Questa stella dovrebbe essere in realtà una nana bruna, legata al Sole in un sistema binario ad una distanza maggiore di 100.000 U.A.. Essa impiegherebbe circa 26 milioni di anni per completare un’orbita attorno al Sole.

Durante ogni ciclo orbitale, quindi circa ogni 26 milioni di anni, Nemesis attraverserebbe la nube di Öpik-Oort alterando gli equilibri delle zone attraversate. Questa alterazione spingerebbe migliaia di comete verso l'interno del Sistema Solare aumentando enormemente il rischio di potenziali collisioni con la Terra. Questi incrementi delle frequenze medie delle comete dovrebbero durare da 100.000 anni fino a oltre 2 milioni, inframmezzati comunque da lunghi intervalli di quiete.

Il ciclo orbitale di 26 milioni di anni attribuito alla ipotetica stella Nemesis non deriva da considerazioni astratte ma è strettamente legato al ciclo individuato da Raup e Sepkoski con cui dovrebbero avvenire le estinzioni di massa sul nostro pianeta. Questo ciclo dura circa 26 milioni di anni. Si crede inoltre che la meteora che ha causato l’estinzione dei dinosauri sia il “frutto” delle perturbazioni provocate da un passaggio di Nemesis nella nube di Öpik-Oort.

Attualmente la teoria sull’esistenza di Nemesis è stata quasi totalmente abbandonata dalla comunità scientifica internazionale poiché presenta cospicue incongruenze, in particolare sulla possibile esistenza di un corpo substellare come una nana bruna. Tuttavia alcuni dei sostenitori della teoria hanno calcolato anche una possibile orbita di Nemesis. Dai calcoli effettuati sembra che il prossimo passaggio ravvicinato nella nube di Öpik-Oort dovrebbe avvenire tra circa 15 milioni di anni.