Tra i pianeti del Sistema Solare interno ed esterno, ci sono alcune forti differenze. I pianeti che risiedono più vicini al Sole sono terrestre (cioè roccioso) in natura, nel senso che sono composti da minerali e metalli di silicato. Al di là della fascia di asteroidi, tuttavia, i pianeti sono prevalentemente composti da gas e sono molto più grandi dei loro coetanei terrestri.
Questo è il motivo per cui gli astronomi usano il termine 'giganti gassosi' quando si riferiscono ai pianeti del Sistema Solare esterno. Più siamo venuti a conoscenza di questi quattro pianeti, più abbiamo capito che non esistono due giganti gassosi esattamente uguali. Inoltre, gli studi in corso sui pianeti oltre il nostro Sistema Solare (aka. ' pianeti extrasolari “) ha dimostrato che ci sono molti tipi di giganti gassosi che non sono conformi agli esempi solari. Quindi cos'è esattamente un 'gigante gassoso'?
Definizione e classificazione:
Per definizione, un gigante gassoso è un pianeta composto principalmente da idrogeno ed elio. Il nome è stato originariamente coniato nel 1952 da James Blish, uno scrittore di fantascienza che ha usato il termine per riferirsi a tutti i pianeti giganti. In verità, il termine è un po' improprio, poiché questi elementi assumono in gran parte una forma liquida e solida all'interno di un gigante gassoso, a causa delle condizioni di estrema pressione che esistono all'interno.
I quattro giganti gassosi del Sistema Solare (da destra a sinistra): Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Credito: NASA/JPL
Inoltre, si pensa che i giganti gassosi abbiano anche grandi concentrazioni di metallo e materiale silicato nei loro nuclei. Tuttavia, il termine è rimasto nell'uso popolare per decenni e si riferisce a tutti i pianeti, siano essi di natura solare o extrasolare, composti principalmente da gas. È anche in linea con la pratica degli scienziati planetari, che usano una scorciatoia - cioè 'roccia', 'gas' e 'ghiaccio' - per classificare i pianeti in base all'elemento più comune al loro interno.
Da qui la differenza tra Giove e Saturno su uno e, e Urano e Nettuno dall'altra. A causa delle alte concentrazioni di sostanze volatili (come acqua, metano e ammoniaca) all'interno degli ultimi due - che gli scienziati planetari classificano come 'ghiacci' - questi due pianeti giganti sono spesso chiamati 'giganti di ghiaccio'. Ma poiché sono composti principalmente da idrogeno ed elio, sono ancora considerati giganti gassosi insieme a Giove e Saturno.
Classificazione:
Oggi, i giganti gassosi sono divisi in cinque classi, in base allo schema di classificazione proposto da David Sudarki (et al.) in uno studio del 2000. intitolato “ Albedo e spettri di riflessione dei pianeti giganti extrasolari “, Sudarsky e i suoi colleghi hanno designato cinque diversi tipi di giganti gassosi in base alle loro apparenze e albedo, e al modo in cui questo è influenzato dalle rispettive distanze dalla loro stella.
Classe I: nuvole di ammoniaca –questa classe si applica ai giganti gassosi il cui aspetto è dominato da nubi di ammoniaca e che si trovano nelle regioni esterne di un sistema planetario. In altre parole, si applica solo ai pianeti che si trovano oltre la “Frost Line”, la distanza in una nebulosa solare dalla protostella centrale dove i composti volatili – cioè acqua, ammoniaca, metano, anidride carbonica, monossido di carbonio – si condensano in grani di ghiaccio solido .
Questi spaccati illustrano i modelli interni dei pianeti giganti. Giove è mostrato con un nucleo roccioso ricoperto da uno strato profondo di idrogeno metallico. Credito: NASA/JPL
Classe II: Nuvole d'acqua –questo vale per i pianeti che hanno temperature medie tipicamente inferiori a 250 K (-23 ° C; -9 ° F), e sono quindi troppo caldi per formare nuvole di ammoniaca. Invece, questi giganti gassosi hanno nuvole che si formano dal vapore acqueo condensato. Poiché l'acqua è più riflettente dell'ammoniaca, i giganti gassosi di classe II hanno albedo più alti.
Classe III: senza nuvole –questa classe si applica ai giganti gassosi che sono generalmente più caldi - 350 K (80 ° C; 170 ° F) a 800 K ( 530 ° C; 980 ° F) - e non formano una copertura nuvolosa perché mancano delle sostanze chimiche necessarie. Questi pianeti hanno albedo basso poiché non riflettono la stessa quantità di luce nello spazio. Questi corpi apparirebbero anche come globi blu chiari a causa del modo in cui il metano nelle loro atmosfere assorbe la luce (come Urano e Nettuno).
Classe IV: metalli alcalini –questa classe di pianeti sperimenta temperature superiori a 900 K (627 ° C; 1160 ° F), a quel punto il monossido di carbonio diventa la molecola che trasporta carbonio dominante nelle loro atmosfere (piuttosto che metano). Anche l'abbondanza di metalli alcalini aumenta in modo sostanziale e le nuvole di silicati e metalli si formano in profondità nelle loro atmosfere. I pianeti appartenenti alle classi IV e V sono indicati come 'Hot Jupiters'.
Classe V: Nubi di silicato –questo vale per i giganti gassosi più caldi, con temperature superiori a 1400 K (1100 °C; 2100 °F), o pianeti più freddi con gravità inferiore a Giove. Per questi giganti gassosi, il silicato e ferro da stiro si ritiene che i ponti di nuvole siano in alto nell'atmosfera. Nel primo caso, è probabile che tali giganti gassosi brillino di rosso a causa della radiazione termica e della luce riflessa.
Concetto artistico di esopianeta 'hot Jupiter', un gigante gassoso che orbita molto vicino alla sua stella. Credito: NASA/JPL-Caltech)
Esopianeti:
Lo studio degli esopianeti ha anche rivelato una ricchezza di altri tipi di giganti gassosi che sono più massicci delle controparti solari (alias Super-Giove) e molti di dimensioni comparabili. Altre scoperte sono state una frazione delle dimensioni delle loro controparti solari, mentre alcune sono state così massicce che sono solo timide di diventare una stella. Tuttavia, data la loro distanza dalla Terra, i loro spettri e l'albedo non possono essere sempre misurati con precisione.
Pertanto, i cacciatori di esopianeti tendono a designare giganti gassosi extrasolari in base alle loro dimensioni apparenti e alle distanze dalle loro stelle. Nel caso del primo, sono spesso indicati come 'Super-Giove', delle dimensioni di Giove e di Nettuno. Ad oggi, questi tipi di esopianeti rappresentano il maggior parte delle scoperte fatto da Keplero e altre missioni, poiché le loro dimensioni maggiori e le maggiori distanze dalle loro stelle le rendono le più facili da rilevare.
In termini delle rispettive distanze dal loro sole, i cacciatori di esopianeti dividono i giganti gassosi extrasolari in due categorie: 'giganti gassosi freddi' e 'Giove caldi'. In genere, i giganti gassosi ricchi di idrogeno freddo sono più massicci di Giove ma meno di circa 1,6 masse di Giove e saranno solo leggermente più grandi di volume di Giove. Per masse superiori a questa, la gravità farà rimpicciolire i pianeti.
Le indagini sugli esopianeti hanno anche rivelato una classe di pianeti nota come 'nani gassosi', che si applica ai pianeti a idrogeno che non sono grandi come i giganti gassosi del Sistema Solare. È stato osservato che queste stelle orbitano vicino alle rispettive stelle, facendo perdere loro massa atmosferica più velocemente dei pianeti che orbitano a distanze maggiori.
Per i giganti gassosi che occupano l'intervallo di massa compreso tra 13 e 75-80 masse di Giove, viene utilizzato il termine 'nana bruna'. Questa designazione è riservata al più grande degli oggetti planetari/sottostellari; in altre parole, oggetti che sono incredibilmente grandi, ma non abbastanza massicci da subire la fusione nucleare nel loro nucleo e diventare una stella. Al di sotto di questo intervallo ci sono le nane sub-brune, mentre le stelle sopra sono conosciute come le stelle nane rosse più leggere (M9 V).
Concezione artistica di una nana bruna di tipo T. Credito: Tyrogthekreeper/Wikimedia Commons
Come tutte le cose astronomiche in natura, i giganti gassosi sono diversi, complessi e immensamente affascinanti. Tra missioni che cercano di esaminare i giganti gassosi del nostro Sistema Solare direttamente e sondaggi sempre più sofisticati di pianeti lontani, la nostra conoscenza di questi misteriosi oggetti continua a crescere. E con questo, anche la nostra comprensione di come si formano ed evolvono i sistemi stellari.
Abbiamo scritto molti articoli interessanti sui giganti gassosi qui su Universe Today. ecco Il pianeta Giove , Il pianeta Saturno , Il pianeta Urano , Il pianeta Nettuno , Cosa sono i pianeti gioviani? , Quali sono i pianeti esterni del sistema solare? , Cosa c'è dentro un gigante gassoso? , e Quali pianeti hanno gli anelli?
Per ulteriori informazioni, dai un'occhiata alla NASA Esplorazione del sistema solare .
Astronomy Cast ha anche degli ottimi episodi sull'argomento. ecco Episodio 56: Giove per iniziare!
Fonti: