Il sistema solare è stato formato da un disco protoplanetario costituito da gas e polvere. Poiché la massa cumulativa di tutti gli oggetti oltre Nettuno è molto più piccola del previsto e i corpi lì sono per lo più inclinati, orbite eccentriche, è probabile che qualche processo abbia ristrutturato il sistema solare esterno dopo la sua formazione. Susanne Pfalzner del Max Planck Institute for Radio Astronomy di Bonn, Germania, e i suoi colleghi presentano uno studio che mostra che un sorvolo ravvicinato di una stella vicina può simultaneamente portare alla densità di massa inferiore osservata nella parte esterna del sistema solare ed eccitare i corpi lì su eccentrici, orbite inclinate. Le loro simulazioni numeriche mostrano che molti altri corpi ad alta inclinazione attendono ancora di essere scoperti, forse includendo il "pianeta X" a volte postulato.

I risultati sono pubblicati nel Giornale Astrofisico .

Una quasi catastrofe miliardi di anni fa potrebbe aver modellato le parti esterne del sistema solare, lasciando sostanzialmente intatte le regioni interne. I ricercatori dell'Istituto Max Planck per la radioastronomia di Bonn e i loro collaboratori hanno scoperto che un sorvolo ravvicinato di un'altra stella può spiegare molte delle caratteristiche osservate nel sistema solare esterno. "Il nostro gruppo ha cercato per anni cosa possono fare i passaggi ravvicinati ad altri sistemi planetari, senza considerare che in realtà potremmo vivere proprio in un tale sistema, "dice Susanne Pfalzner, l'autore principale del progetto. "La bellezza di questo modello sta nella sua semplicità."

Lo scenario di base della formazione del sistema solare è noto da tempo:il sole è nato da una nube di gas e polvere in fase di collasso. Nel processo, si formò un disco piatto in cui crescevano grandi pianeti, insieme a oggetti più piccoli come gli asteroidi, pianeti nani, ecc. A causa della planarità del disco, ci si aspetterebbe che i pianeti orbitino su un unico piano a meno che non accada qualcosa di drammatico. Guardando il sistema solare fino all'orbita di Nettuno, tutto sembra a posto:la maggior parte dei pianeti si muove su orbite abbastanza circolari e le loro inclinazioni orbitali variano solo leggermente. Però, oltre Nettuno, le cose diventano molto disordinate. Il puzzle più grande è il pianeta nano Sedna, che si muove su un piano inclinato, un'orbita altamente eccentrica ed è così lontano che non potrebbe essere stato disperso dai pianeti lì.

Appena fuori dall'orbita di Nettuno accade un'altra cosa strana. La massa cumulativa di tutti gli oggetti diminuisce drasticamente di quasi tre ordini di grandezza. Questo accade approssimativamente alla stessa distanza dove tutto diventa disordinato. Potrebbe essere una coincidenza, ma tali coincidenze sono rare in natura.

Susanne Pfalzner e i suoi collaboratori suggeriscono che una stella si sia avvicinata al sole in una fase iniziale, rubando la maggior parte del materiale esterno dal disco protoplanetario del sole e lanciando ciò che era rimasto in orbite inclinate ed eccentriche. Eseguendo migliaia di simulazioni al computer, hanno controllato cosa sarebbe successo quando una stella passasse molto vicina e perturbasse il disco un tempo più grande. Si è scoperto che la soluzione migliore per i sistemi solari esterni di oggi proviene da una stella perturbante con la stessa massa del sole o leggermente più leggera (0,5-1 masse solari), che volò oltre a circa tre volte la distanza di Nettuno.

Però, la scoperta più sorprendente è stata che un fly-by non spiega solo le strane orbite degli oggetti del sistema solare esterno, ma fornisce anche una spiegazione naturale per molte altre caratteristiche inspiegabili del sistema solare, compreso il rapporto di massa tra Nettuno e Urano, e l'esistenza di due distinte popolazioni di oggetti della fascia di Kuiper.

"È importante continuare a esplorare tutte le possibili strade per spiegare la struttura del sistema solare esterno. I dati sono in aumento, ma ancora troppo scarso, quindi le teorie hanno molto margine di manovra da sviluppare, " dice Pedro Lacerda della Queen's University di Belfast, un coautore del documento. "C'è un certo pericolo che una teoria si cristallizzi come verità non perché spieghi meglio i dati, ma a causa di altre pressioni. Il nostro articolo mostra che molto di ciò che sappiamo attualmente può essere spiegato da qualcosa di semplice come un sorvolo stellare".

La grande domanda è la probabilità di un tale evento. Oggi, i passaggi ravvicinati anche centinaia di volte più distanti sono fortunatamente rari. Però, le stelle come il nostro sole nascono tipicamente in grandi gruppi di stelle che sono molto più densi. Perciò, i passaggi ravvicinati erano significativamente più comuni nel lontano passato. Eseguendo un altro tipo di simulazione, il team ha scoperto che c'era una probabilità dal 20 al 30 percento di sperimentare un sorvolo durante il primo miliardo di anni di vita del sole.

Questa non è una prova definitiva che un sorvolo stellare abbia causato le caratteristiche disordinate del sistema solare esterno, ma può riprodurre molte osservazioni e sembra relativamente realistico. Finora, è la spiegazione più semplice, e se la semplicità è un indicatore di validità, questo modello è finora i migliori candidati.

"In sintesi, il nostro scenario ravvicinato offre un'alternativa realistica ai modelli attuali suggeriti per spiegare le caratteristiche inaspettate del sistema solare esterno, " conclude Susanne Pfalzner. "Va considerata come un'opzione per modellare il sistema solare esterno. La forza dell'ipotesi fly-by risiede nella spiegazione di diverse caratteristiche del sistema solare esterno con un unico meccanismo".