Le forze di marea che governano il cosmo

Recentemente i telescopi VLT e NTT dell’European Southern Observatory hanno osservato una stella distante circa 215 anni luce catturata da un buco nero super massiccio durante quello che viene chiamato “evento di distruzione mareale”.

La stella è sfilacciata in un lungo filamento mentre la materia in rapido movimento intorno al buco nero emetteva una grande quantità di energia visibile a grande distanza. Questi eventi non sono gli unici nei quali si manifestava l’incidenza delle forze di marea nel nostro universo.

L’effetto marea

L’effetto di marea è un effetto secondario della forza di gravità. Quando un oggetto molto grande subisce l’influenza gravitazionale di un altro, la forza gravitazionale può variare considerevolmente da una parte all’altra dell’oggetto. Questo tende a distorcerne la forma, senza cambiarne il volume.

Supponendo che l’oggetto fosse inizialmente una sfera, le forze di marea tenderanno a distorcerlo in un ellissoide, con l’asse maggiore allineato verso il corpo che produce la forza di gravità. Immaginiamo un oggetto sferico che orbita intorno ad una massa molto più grande. La condizione perché esso rimanga in orbita è che la forza di gravità bilanci perfettamente la spinta centrifuga, anche se questo si verifica soltanto nel centro dell’oggetto.

Nella direzione perpendicolare dell’orbita questo bilanciamento è imperfetto, il risultato è che l’oggetto avvertirà una forza che tenderà ad allungarlo nella direzione della massa intorno a cui orbita. Le forze di marea dipendono dal cubo della distanza e non dal quadrato pertanto la loro influenza cresce enormemente al diminuire della separazione orbitale tra i due oggetti.

Questa è una delle ragioni per la quale gli effetti mareali della Luna sulla Terra (che si manifestazione con l’innalzamento del livello dei mari) è molto più forte di quelli del Sole che pure esercita una forza di gravità maggiore sul nostro pianeta ma si trova molto più lontano. Le forze di marea dei pianeti giganti provocando le deformazioni degli oggetti orbitanti ne riscaldano gli strati interni.

Questo calore può produrre effetti estremamente interessanti come i fenomeni vulcanici di Io, una luna di Giove oppure mantenere acqua allo stato liquido sotto le superfici di Europa ed Encelado, rispettivamente lune di Giove e Saturno. Un’altra caratteristica importante delle forze mareali si manifesta al disotto di una certa distanza orbitale e prende il nome di rotazione sincrona quando il suo periodo di rotazione è uguale al suo periodo di rivoluzione.

Come effetto della rotazione sincrona, il corpo orbitante mostra sempre la stessa faccia al corpo attorno al quale orbita. Ad esempio, la Luna mostra sempre la stessa faccia alla Terra indipendentemente dal punto di osservazione sulla Terra. Questa situazione può compromettere le condizioni di abitabilità dei pianeti prossimi a stelle poco luminose. Inoltre se si scende ancora al disotto di questa distanza le forze di marea crescono fino a distruggere uno dei due corpi.

Attorno a stelle e pianeti esiste una distanza minima, chiamata limite di Roche, sotto la quale si possono trovare soltanto anelli di polvere e detriti.

fonti: Le Scienze, edizione cartacea, dicembre 2020
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