Della turbolenza non ho capito niente, ma va bene così

Sono qui da due giorni e la maggior parte del tempo l'ho passata in hotel. Quello della conferenza, oppure il mio simpatico ostello che mi tranquillizza mucho de verdad.
Tra l'altro ho una tosse che non mi passa, maledizione, e mi impedisce di andare a correre sul lungomare, come vorrei. Devo pazientare un altro po' e sperare che lo sciroppo che ho comprato oggi mi aiuti un po'.

Mi sembra diverso, questo posto, e certamente è perché lo vedo dopo dodici anni (banalmente) e io sono cambiato (ovvietà) e lo è anche la patagonia stessa (più o meno vero). Poi c'è il fatto che la maggior parte del tempo la passo a sentire discorsi di pianeti extrasolari e allora tutto mi sembra diverso. Niente di male fin qui, direi. Non vedo niente di male a stare qui e pensare a come funzionano mondi lontanissimi, anzi, forse non c'è molto altro che va tanto d'accordo con le immense distese patagoniche.

Oggi alla conferenza si sono toccati tanti temi. tipo quello dei dischi e dei pianeti. già, perché i pianeti sembrano proprio formarsi da dischi di gas e polvere che vengono chiamati protoplanetari. Appena iniziato, dopo il caffè della mattina, il primo relatore, Eugene Chiang, ci chiedeva se strutture interne ai dischi sono dovute alla presenza di pianeti. Credo di si, ma che ne so io?

Il discorso che Eugene ci ha fatto è che nei dischi ci sono delle onde che  
depositano quantità di moto, o momento, quando si rompono. Per esempio, le onde marine superficiali lo fanno sulla spiaggia, si infrangono su lbagnasciuga e lì perdono la loro quantità di moto, mentre ne perdono poco, di momento, quando si muovono in mare aperto.

Questo può descrivere la funzione di un pianeta nel disco, ossia come punto in cui si depositano le onde e si accumula momento. Così il pianeta che man mano si forma nel disco accumula quantità di moto e ripulisce il disco sulla sua orbita, creano delle tracce che lo fanno sembrare simile a un vinile di quelli che mi piace ascoltare.

La relazione fondamentale da tenere in conto, ci dice Eugene, è quella tra il tasso di accrescimento di un pianeta e la massa della stella centrale. Qui ci sono diversi regimi, con pendenze dapprima negative (per masse piccole) e poi positive. in altre parole il tasso di accrescimento diminuisce all'aumentare della massa del gas nel disco per piccole masse stellari. Poi, invece, all'aumentare della massa della stella, aumenta, dapprima rapidamente, e poi più lentamente, fino a quasi saturare ad un certo valore delle masse. Le origini di questi vari regimi non le ho capite, onestamente, così come non ho capito perché la massa di accrescimento possa essere regolata dal disco circumplanetario. C'è tanto da studiare, tanto tanto.

(Io il problema della formazione planetaria lo visualizzo un po' come un problema della turbolenza, in cui man mano si formano vortici più piccoli e poi c'è una scala dissipativa. Quella scala potrebbe essere la scala planetaria. Non so se ha senso questa idea).

Comunque la risposta alla domanda iniziale, ossia se i pianeti siano respondabili delle strutture nei dischi protoplanetari, è si, e le sottostrutture sono dovute principalmente a pianeti piccoli, come la Terra. Grazie Eugene, bel talk.
Sembra dare un senso a tutto quello che ieri invece era solo fenomenologico.

L'idea della turbolenza forse andrebbe approfondita, devo parlarne Con Eugene Chiang. ci sarebbe maniera di fare un modello analitico di tale idea? Sicuramente, e molto probabilmente è stato già fatto. Ma a me pare che si possa provare a descrivere la distribuzione in raggio dei pianeti con un modello di turbolenza magnetica in un fluido in rotazione in cui la scala viscosa cambia a seconda di composizione e altre caratteristiche del fluido in questione, inclusa la presenza di polvere.

Così poi nel pomeriggio con Eugene ci vado a parlare, è una persona davvero cordiale, e mi spiega cordialmente che non ho capito niente. Innanzitutto la scala di iniezione di energia della turbolenza non è il raggio del disco protoplanetario ma il suo spessore. Seconda cosa, la dissipazione avviene a scale molto più piccole che la dimensione del pianeta, che non avrebbe ragione di essere la scala dissipativa. insomma, la mia supercazzola non stava in piedi. Però mi va di continuarci a pensare.
Il mistero più grande sembra essere l'origine di questa turbolenza che si osserva nei dischi di formazione planetaria. Come si genera? Non lo so, meglio che vada a farmi un caffè.

Tutti i seminari della mattina sembrano essere interessanti, si dicutono i meccanismi fisici che possono creare sistemi planetari che abbiano una certa obliquità, ossia un angolo di inclinazione rispetto a quello dell'asse di rotazione stellare.

Poi c'è il seminario di Jonathan Fortney sulla struttura planetaria, e lui inizia giustamente con tante domande e con l'osservazione che negli ultimi 5 anni la comprensione della struttura di Saturno e Giove è completamente cambiata.
Le atmosfere di Giove e Saturno hanno composizioni diverse da quella solare. In particolare per quanto riguarda l'idrogeno, Giove ha un'abbondanza tre volte superiore a quella del Sole, Saturno 7 volte. La struttura interna, poi, in sintesi estrema ha uno strato di elio e funziona da transizione verso un grande mantello magnetico, che Jonathan chiama core, nucleo, nonostante la sua estensione. Al centro poi un nucleo di ghiaccio e roccia. Menziona un bel paper di David Stevenson nel 1985 sulla struttura planetaria, in cui paragona l'idea convenzionale con quella che forse è la realtà e in effetti assomiglia a quanto poi è stato visto dalla sonda spaziale Juno.
Comunque tutti i modelli fatti sui dati di Juno sembrano indicare con in effetti questo core, nucleo, sia abbastanza diffuso, fino a 0.6 raggi gioviani.

Jonathan menziona poi il metodo sviluppato da Jim Fuller per capire quale sia la forza di gravità reale di un pianeta. In pratica osservano le onde prodotte dal pianeta nel sistema di anelli che lo circonda. Questo si può fare, ad esempio, per Saturno. Splendida idea, che dire.
Ora, in qualche maniera, l'esistenza di onde di tipo f (tipo quelle che si osservano sulla superficie marina, per intenderci, quelle che si osservano pure nei dischi protoplanetari) ha bisogno dell'esistenza di onde di tipo g (quelle prodotte dalla forza di gravità in un liquido che sia stratificato in maniera stabile) da qualche parte all'interno del pianeta. Insomma, si può tirar fuori che una parte dell'interno di Saturno è certamente stratificata stabilmente e quindi non può aere convezione. Così facendo si può anche provare a modellizzare la stratificazione di metalli (ossia elementi più pesanti dell'Elio - per gli astronomi è così! incredibile.)

Stelle con alta metallicità sembrano ospitare pianeti con bassa metallicità. Stelle di massa grande ospitano pianeti con massa più grande. Si ritorna alla fenomenologia alla fine, e io mi distraggo e vado a farmi un altro caffè.

Anche il pomeriggio ha seminari carini, tra cui spunta ovviamente quello del sottoscritto che, affezionato a campi magnetici e dinamo, riesce a disorientare più di metà dei partecipanti. Gli sta bene, ogni tanto può anche capitare che non sia io l'unico a non capire niente! Già, non capire niente. Sembra proprio il filo conduttore di questo strano lavoro - lavoro, chiamiamolo al massimo occupazione - che è quello dell'astrofisico.  no dai, è un lavoro vero e proprio, soprattutto quando si tratta di mettere a disposizione degli altri quelle piccolissime cose che uno riesce finalmente a capire e mettere in ordine nella propria testa. Quella di esplorare i confini della conoscenza, invece, io continuo a vedere più come un'attività che ha uno scopo personale. Se non ci fosse la condivisione con la comunità scientifica e con il resto del mondo, no, non potrei chiamarlo lavoro. Passione, occupazione, a volte davvero un hobby che uno non può evitare di fare. Perché come fai ad evitare di pensare alle immensità dell'universo se hai a disposizione dei mezzi per saperne una briciola in più di ieri?