Giove è il pianeta più grande del sistema solare. In termini di massa, Giove sminuisce gli altri pianeti. Se dovessi riunire tutti gli altri pianeti in un'unica massa, Giove sarebbe ancora 2,5 volte più massiccio. È difficile sottovalutare quanto sia grande Giove. Ma poiché abbiamo scoperto migliaia di esopianeti negli ultimi decenni, solleva una domanda interessante su come si confronta Giove. Dirlo in un altro modo, quanto può essere grande un pianeta? La risposta è più sottile di quanto si possa pensare.

La semplice risposta è che un pianeta grande è qualcosa di troppo piccolo per essere una stella. La definizione usuale per una stella è che deve essere abbastanza grande da fondere l'idrogeno in elio nel suo nucleo. Una stella di sequenza principale è quella in cui il calore e la pressione generati dalla fusione sono bilanciati dal peso gravitazionale della stella.

Le stelle sono per lo più fatte di idrogeno ed elio, ed è lecito ritenere che i pianeti più grandi avrebbero una composizione simile. Il sole è composto da circa il 75% di idrogeno e il 24% di elio, l'altro 1% è costituito da elementi più pesanti. Giove è circa il 71% di idrogeno, 24 percento di elio, e il 5 per cento altro. Quindi immaginiamo che ogni grande pianeta sia composto da tre parti di idrogeno per una parte di elio.

Finché non c'è fusione in corso, un grande pianeta sarà in uno stato di equilibrio idrostatico. Ciò significa che il peso di tutto quel gas che cerca di collassare su se stesso è bilanciato dalla pressione del gas che non vuole essere schiacciato. Più massa hai, più l'interno è schiacciato, e più fa caldo. Con massa sufficiente, l'interno diventa abbastanza caldo perché l'idrogeno inizi a fondersi in elio. Quella massa critica è di circa 80 Giove. Qualsiasi cosa con una massa maggiore di quella deve essere una stella.

Ma questo non è il miglior limite massimo, perché ci sono oggetti nell'universo conosciuti come nane brune. Questi oggetti sono simili a stelle perché non sono in equilibrio idrostatico. I loro interni generano calore come una stella, e possono persino fondere l'idrogeno in deuterio, solo non elio. D'altra parte, le nane brune più piccole hanno freddo, superfici nuvolose, e sembrerebbe un pianeta. Il limite inferiore di massa per una nana bruna è di circa 13 masse di Giove.

In termini di massa, 13 masse di Giove è un buon limite superiore. Ma quando si tratta di grandi pianeti, quelli più massicci non sono in realtà di dimensioni maggiori.

A differenza dei solidi, che non si comprimono molto sotto pressione, i gas possono comprimersi notevolmente. Quindi, mentre aggiungi massa a un pianeta gassoso, il suo volume non aumenta della stessa quantità. Per esempio, Giove è tre volte la massa di Saturno, ma è meno del 20% più grande in volume. Tornando al nostro modello di equilibrio idrostatico, i pianeti più massicci sono in realtà più piccoli di Giove.

Alcuni anni fa Jingjing Chen e David Kipping hanno osservato come le dimensioni dei pianeti possono variare a seconda della loro massa. Hanno scoperto che esiste un punto di transizione tra i mondi di tipo Nettuno in cui più massa tende ad aumentare le loro dimensioni e i mondi di tipo Giove in cui più massa tende semplicemente a comprimere di più il gas. Quel punto critico è circa la metà della massa di Giove, quindi i pianeti più grandi dovrebbero avere intorno a quella massa. Questo concorda con l'osservazione. Il più grande esopianeta confermato è WASP-17b. È grande circa il doppio di Giove, ma ha solo il 49% della massa di Giove.

Certo, ci sono altri fattori che entrano in gioco, come composizione e temperatura. I più grandi esopianeti conosciuti tendono ad essere Giove caldi che orbitano vicino alla loro stella. Ciò significa che sono molto più caldi e meno densi di un freddo pianeta gioviano come Giove. Giove ha anche un denso nucleo roccioso, il che significa che è più piccolo di quanto sarebbe se fosse fatto solo di idrogeno ed elio.

Ma anche tenendo conto di questi fattori, i pianeti gioviani sono chiaramente i pianeti più grandi e più massicci che possano esistere. Giove non è il pianeta più grande dell'universo, ma è uno dei giganti.