I pianeti giganti del sistema solare si disgregano in 9 simulazioni su 10

Giove, Saturno, Urano e Nettuno sono stati a lungo considerati il meccanismo più resistente del sistema solare, un insieme di orbite destinato a sopravvivere all’universo molte volte. Nuove simulazioni indicano che sarà il Sole stesso a spezzare quel meccanismo durante la sua morte, con ogni probabilità entro circa un miliardo di anni dalla sua trasformazione in nana bianca.

Il responsabile è il modo in cui il Sole perde massa. I calcoli precedenti presumevano che un Sole morente espellesse i suoi strati esterni in modo regolare, come una perdita lenta, allargando ogni orbita senza alterare l’ordine dei pianeti. Il nuovo lavoro, firmato da Konstantin Batygin e Jim Fuller del Caltech e da Fred Adams dell’Università del Michigan, parte dalle prove secondo cui le stelle morenti espellono i loro involucri in getti separati e asimmetrici. Ogni getto imprime al Sole una piccola spinta, e i pianeti ne avvertono ciascuna.

Nell’arco di centinaia di futuri simulati, quelle spinte si sono sommate. Nello scenario che gli autori ritengono più vicino alle osservazioni, circa il 40% dei sistemi solari simulati risultava già sconvolto o violentemente rimescolato nel momento in cui si formava la nana bianca, e approssimativamente nove su dieci si disgregavano entro 3 miliardi di anni. In alcune simulazioni Saturno veniva espulso del tutto dal sistema solare. In altre, Urano e Nettuno si scambiavano di posto.

Se il risultato reggerà, la fine del sistema solare smetterà di essere un incidente remoto provocato dal passaggio di una stella. Diventerà parte integrante del modo in cui muore il Sole, e la stessa logica riguarderà quasi ogni sistema planetario della galassia, poiché quasi tutte le stelle concludono la propria esistenza come nane bianche.

Perché un Sole morente dà un calcio ai propri pianeti

Tra circa 5 miliardi di anni il Sole si gonfierà fino a diventare una gigante rossa e, durante le sue fasi di gigante, perderà circa il 46% della propria massa. Con una massa minore a trattenerli, i pianeti migreranno verso l’esterno. Nello scenario regolare ogni orbita cresce di un fattore pari a circa 1,85, così il sistema solare esterno diventa una copia più grande e più lenta di quello che conosciamo.

L’indizio che la perdita non sia regolare arriva da Gaia, il satellite dell’Agenzia spaziale europea dedicato alla mappatura delle stelle. Seguendo coppie di stelle che orbitano l’una attorno all’altra a grandi distanze, gli astronomi hanno scoperto che le nane bianche appena nate si muovono come se avessero ricevuto un calcio di circa 0,75 km al secondo, ossia all’incirca 2.700 km/h. Una stella che espellesse il proprio gas uniformemente in ogni direzione non riceverebbe alcun calcio.

La spiegazione principale, un modello proposto di recente da Fuller, è che l’involucro di una gigante rossa si disperda in pennacchi discreti, alimentati dal rimescolamento dei suoi strati esterni. I telescopi che combinano la luce di diversi specchi mostrano già nubi di polvere separate e in movimento attorno a stelle giganti invecchiate. Ogni pennacchio spinge leggermente la stella in una direzione casuale, e le spinte si sommano fino a produrre il calcio osservato.

Per i pianeti, una spinta al Sole equivale a una spinta simultanea a ogni orbita. Nel caso di riferimento dello studio, il Sole riceve circa 4.600 rinculi di alcuni metri al secondo ciascuno, con una mediana di circa 7 m/s. Presi singolarmente, sono minuscoli. Poiché colpiscono in punti casuali dell’orbita di ciascun pianeta, non si annullano a vicenda e le orbite iniziano a vagare. «Tutto cambia quando l’involucro si separa in pezzi», scrivono gli autori.

Come hanno proceduto

Il team ha utilizzato rebound, un codice open source molto diffuso che calcola il moto dei corpi sotto l’azione della loro gravità reciproca, abbinandolo a un modello dell’evoluzione del Sole costruito con MESA, un programma standard per l’evoluzione stellare. I quattro pianeti giganti sono partiti dalle loro attuali posizioni e velocità, mentre il Sole ha poi perso massa seguendo quella traiettoria modellata.

Per prima cosa è arrivato l’esperimento di controllo. In oltre 60 simulazioni con perdita di massa regolare, il risultato non è mai cambiato: le orbite si espandevano, i rapporti tra i periodi orbitali dei pianeti restavano immutati e il sistema rimaneva stabile per miliardi di anni.

I ricercatori hanno quindi suddiviso la perdita di massa in episodi distinti. Hanno eseguito 672 simulazioni, variando la dimensione di ogni quantità di gas espulsa da un dieci milionesimo a un diecimillesimo della massa del Sole, e modificando il fatto che gli episodi attraversassero tutte le fasi di gigante del Sole oppure soltanto l’ultima, chiamata ramo asintotico delle giganti. Ogni stato finale è stato poi seguito per altri 3 miliardi di anni, senza stelle di passaggio né altri disturbi esterni.

Da 10¹⁸ anni a circa un miliardo

I numeri che vengono sostituiti sono enormi. Si stimava che il solo caos richiedesse circa 10¹⁸ anni, un miliardo di miliardi di anni, per destabilizzare Urano. L’aggiunta delle stelle di passaggio, per le quali le orbite allargate rappresentano un bersaglio più facile, riduceva la stima a un intervallo compreso tra 30 e 100 miliardi di anni. L’universo ha circa 13,8 miliardi di anni.

Con la calibrazione privilegiata dagli autori, il sistema solare ora si disfa da solo circa un miliardo di anni dopo la formazione della nana bianca, cento volte prima dell’attesa prevista per la prima stella di passaggio perturbatrice. Nelle simulazioni più violente, l’orbita di Nettuno si allungava fino a un’eccentricità di circa 0,5, per cui la sua distanza dal Sole oscillerebbe di un fattore tre tra il punto più vicino e quello più lontano.

Il problema non attende sempre che il Sole abbia terminato di morire. In 37 delle 48 simulazioni dello scenario favorito, le orbite iniziavano a incrociarsi prima che la perdita di massa fosse conclusa; nel caso più precoce, il Sole era ancora una gigante rossa con l’89% della sua massa attuale. In un esempio, Saturno veniva espulso entro 2,5 milioni di anni dalla nascita della nana bianca, lasciando Urano e Nettuno legati insieme.

Isaac Newton sospettava che l’attrazione reciproca di Giove e Saturno avrebbe finito per distruggere l’ordine dei pianeti. Laplace e Lagrange mostrarono in seguito che, al loro livello di approssimazione, le orbite si limitano a oscillare, e tre secoli di calcoli hanno continuato a spostare il verdetto sempre più lontano. «L’instabilità immaginata da Newton è reale, dopotutto. Si sbagliava soltanto sul colpevole», concludono gli autori.

Non tutti gli esiti sono stati distruttivi. Alcune simulazioni hanno intrappolato coppie di pianeti in risonanze, configurazioni orbitali ritmiche che il sistema solare non ha mai avuto: Giove e Saturno in un rapporto 5:2, oppure Urano che completa due orbite per ogni orbita di Nettuno. In 8 delle 672 simulazioni entrambe le coppie venivano intrappolate contemporaneamente. Quei sistemi bloccati non erano più sicuri e, nelle simulazioni più granulari, sopravvivevano leggermente meno spesso degli altri.

Ciò che le simulazioni non stabiliscono

Tutto dipende da una grandezza che nessuno ha misurato direttamente: quanto è grande ogni sbuffo di gas in fuga. Se il Sole espelle il proprio involucro in quantità pari a un dieci milionesimo della sua massa o meno, gli episodi in larga misura si compensano e il sistema solare sopravvive come una copia ingrandita di se stesso. Gli esiti violenti prendono il sopravvento quando le quantità raggiungono circa un centomillesimo di massa solare.

Anche il collegamento tra i calci misurati da Gaia e la dimensione delle quantità espulse è un’interpretazione. Presuppone che i calci derivino da molte espulsioni indipendenti. Gli autori sostengono che persino il limite inferiore dell’intervallo misurato, 0,25 km al secondo, implichi quantità già nel regime violento. Segnalano inoltre che il loro scenario principale estende gli episodi oltre il ramo asintotico delle giganti, la fase per la quale il modello è calibrato meglio. Limitare gli episodi a quella fase ha eliminato ogni disgregazione precoce durante lo stadio di gigante rossa, eppure l’83% dei sistemi diventava comunque instabile entro 3 miliardi di anni.

Il lavoro lascia da parte i pianeti interni. Segue soltanto i quattro giganti, quindi Mercurio, Venere, Terra e Marte non fanno parte del calcolo. Studi precedenti hanno stimato il rischio specifico di Mercurio intorno all’1%: è la probabilità che la sua orbita diventi instabile prima che il Sole abbandoni l’attuale fase di combustione dell’idrogeno.

La teoria formula anche previsioni che gli astronomi possono verificare. Se le stelle morenti scuotono abitualmente i loro pianeti fino a liberarli, le giovani nane bianche dovrebbero essere accompagnate da una popolazione di pianeti vaganti. In queste simulazioni i giganti venivano espulsi molto più spesso di quanto si schiantassero tra loro, e i detriti che effettivamente cadono sulle nane bianche dovrebbero provenire soprattutto da corpi rocciosi anziché da pianeti giganti, in accordo con il materiale roccioso misurato finora nelle nane bianche inquinate.

Domande comuni sulla morte del Sole e sui pianeti

Il sistema solare si disgregherà quando morirà il Sole?

Secondo queste simulazioni, probabilmente sì per i pianeti giganti. Se il Sole perderà i suoi strati esterni in migliaia di episodi distinti, come suggeriscono i calci delle nane bianche, circa nove sistemi simulati su dieci diventavano instabili entro 3 miliardi di anni dalla formazione della nana bianca. Con una perdita di massa regolare, i pianeti restavano stabili.

Quando il Sole diventerà una gigante rossa?

Tra circa 5 miliardi di anni. Il Sole perderà quindi circa il 46% della propria massa nel corso delle fasi di gigante, prima di terminare come una nana bianca di circa 0,54 masse solari. Nello studio, le disgregazioni avvengono durante quella perdita di massa o nei pochi miliardi di anni successivi.

Che cos’è un calcio di nana bianca?

È la piccola velocità che una stella sembra acquisire mentre diventa una nana bianca, circa 0,75 km al secondo secondo le misurazioni di Gaia sulle coppie di stelle molto distanti. Un calcio significa che la stella ha perso il proprio gas in modo disomogeneo, e ogni episodio asimmetrico imprime anche una spinta ai pianeti in orbita.

Saturno potrebbe davvero essere espulso dal sistema solare?

In alcune simulazioni, sì. In una di esse Saturno veniva espulso entro 2,5 milioni di anni dalla formazione della nana bianca. Tra i pianeti giganti, le espulsioni erano più comuni delle collisioni, perciò i pianeti perduti vagherebbero nella galassia come mondi erranti.

Cosa succederà ora

Lo studio è apparso su The Astrophysical Journal Letters nel settembre 2026, dopo un preprint su arXiv, e ha ricevuto una più ampia copertura il 12 ottobre. Il suo dato centrale può essere precisato con ulteriori misurazioni di Gaia sui calci delle nane bianche e con modelli migliori di come le stelle giganti espellono il gas. Gli autori indicano inoltre i pianeti e i detriti oggi scoperti attorno alle nane bianche come una registrazione del modo in cui è morta ciascuna stella: ogni nuovo sistema censito in quel contesto verifica dunque se i giganti del Sole siano condannati oppure soltanto ingranditi.

Riferimento: Batygin et al., “Terminal Instability of the Solar System Triggered by Stochastic Solar Mass Loss,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aea290

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