Gigante gassoso

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I quattro giganti gassosi del sistema solare, in un fotomontaggio che ne rispetta le dimensioni ma non le distanze; dal basso verso l'alto, Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

Confronto tra le dimensioni del Sole e dei quattro giganti gassosi del sistema solare.

Gigante gassoso (sinonimo di pianeta gioviano) è un termine astronomico generico, inventato dallo scrittore di fantascienza James Blish e ormai entrato nell'uso comune, per descrivere un grosso pianeta che non sia composto prevalentemente da roccia. I giganti gassosi in realtà possono avere un nucleo roccioso, ed effettivamente si sospetta che un tale nucleo sia necessario per la formazione del gigante gassoso. La maggior parte della loro massa è tuttavia presente sotto forma di gas (oppure gas compresso in uno stato liquido). A differenza dei pianeti rocciosi, i giganti gassosi non hanno una superficie ben definita.

Il sistema solare presenta quattro giganti gassosi: Giove, Saturno, Urano e Nettuno.

Il termine "gigante gassoso" è spesso una definizione poco corretta. A titolo di esempio, Giove presenta una spessa atmosfera composta principalmente da idrogeno ed elio gassosi, con tracce di altri composti chimici come l'ammoniaca, ma la maggior parte della sua massa è sotto forma di idrogeno allo stato liquido o metallico, forse con un nucleo roccioso o composto da nichel e ferro. La composizione degli altri giganti gassosi è simile, ma Urano e Nettuno contengono più acqua, ammoniaca, e metano: in questi casi è plausibile che il metano, alle altissime pressioni si dissoci e che il carbonio cristallizzi direttamente come diamante; secondo alcuni astronomi è possibile che Urano e Nettuno abbiano nuclei interni di diamante. Negli strati inferiori, l'idrogeno liquido all'interno dei giganti gassosi è così compresso che diventa di natura metallica. L'idrogeno metallico è stabile solo a tali enormi pressioni.

Molti dei pianeti extrasolari conosciuti hanno masse molto superiori a Giove, e su questa base è stato suggerito che possano essere dei giganti gassosi. La loro composizione e struttura è però sconosciuta; molti di questi pianeti orbitano molto vicini alla propria stella madre, ed è oggetto di dibattito se gli strati di gas mostrati da Giove e Saturno possano sopravvivere a simili temperature. È perciò possibile che questi pianeti siano di un tipo nuovo, non osservato nel Sistema Solare.

Il limite superiore alla massa di un pianeta gigante gassoso è circa 70 volte quella di Giove (cioè 0,08 volte la massa del Sole). Sopra questo limite, il calore e la pressione che vengono sperimentate dal nucleo del pianeta sono sufficienti ad innescare una reazione di fusione nucleare, che trasforma il corpo celeste in una piccola stella. Sembra che esista un vuoto nella distribuzione di massa dei pianeti giganti, perché i più grandi conosciuti si collocano attorno a 10 volte la massa di Giove, mentre le nane rosse e brune più piccole arrivano vicino al limite delle 70 volte. L'intervallo tra queste due masse sembra spopolato, e questo ha portato gli scienziati ad ipotizzare che i meccanismi di formazione per grandi pianeti e piccole stelle, oggetti che possono essere potenzialmente confusi tra loro, siano in realtà differenti.