Deep Space Network IT

I pianeti gioviani possono fornire indizi sulla formazione dei loro mondi

23 giugno 2020
I pianeti e gli esopianeti delle dimensioni di Giove, in orbita vicino alle loro stelle, hanno sollevato diverse ipotesi su come si formino i giganti gassosi. Trovare giovani pianeti, membri di questa classe planetaria, potrebbe aiutare a far luce su come si sono formati i sistemi in cui sono situati.

Per la maggior parte della storia umana, la nostra comprensione di come i pianeti si formino e si evolvano era basata sugli otto (o nove) pianeti del nostro Sistema Solare. Ma negli ultimi 25 anni la scoperta di oltre 4.000 esopianeti o pianeti al di fuori del nostro sistema ha cambiato ogni cosa.
Tra i più intriganti di questi mondi lontani c'è una classe di esopianeti chiamati gioviani caldi. Di dimensioni simili a Giove, questi pianeti dominati dai gas orbitano estremamente vicini alle loro stelle madri facendogli completare il periodo di rivoluzione attorno ad esse in sole 18 ore. Non esiste nulla di simile nel nostro Sistema Solare, dove i pianeti più vicini al Sole sono rocciosi e orbitano molto più distante. Le domande sui gioviani caldi sono grandi quanto i pianeti stessi: si formano vicino alle loro stelle oppure più lontano, per poi migrare verso l'interno? E se questi giganti migrano, che cosa potrebbero rivelarci sulla storia dei pianeti nel nostro Sistema Solare?
Per rispondere a queste domande, gli scienziati hanno bisogno di osservare molti di questi giganti caldi che siano ancora giovani nella loro formazione.
Un nuovo studio presentato sull'Astronomical Journal ha riportato il rilevamento dell'esopianeta HIP 67522 b che sembra essere il più giovane Giove caldo mai trovato. Orbita attorno a una stella ben studiata che ha circa 17 milioni di anni, il che significa che questo gioviano caldo è probabilmente di solo qualche milione di anni più giovane, mentre i più famosi osservati hanno più di un miliardo di anni. Il pianeta impiega circa sette giorni per orbitare attorno alla sua stella, che ha una massa simile a quella del Sole. Situato a circa 490 anni luce da noi, l'HIP 67522 b è circa 10 volte il diametro della Terra, molto vicino a quello di Giove, e proprio le sue dimensioni indicano fortemente che si tratti di un pianeta dominato dai gas.
HIP 67522 b è stato identificato come candidato planetario dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA che rileva i pianeti tramite il metodo del transito: vengono cercati piccoli cali nella luminosità di una stella, possibile indicazione che un pianeta nella sua orbita sia passato tra l'osservatore e la stella. Ma le giovani stelle tendono ad avere parecchie macchie scure sulla loro superficie - chiamate anche macchie solari, quando le vediamo comparire sul Sole - che possono sembrare simili ai pianeti in transito. Perciò gli scienziati hanno utilizzato i dati dell'osservatorio a infrarossi recentemente ritirato dalla NASA, lo Spitzer Space Telescope, per confermare che il segnale di transito provenisse da un pianeta e non da una macchia. (Altri metodi di rilevazione degli esopianeti hanno fornito indicazioni sulla presenza di gioviani caldi ancora più giovani, ma nessuno di essi è stato al momento confermato.)
La scoperta offre la speranza di trovare molti gioviani caldi e di scoprire maggiori informazioni su come i pianeti si formino in tutto l'universo, anche qui a casa nostra.
"Possiamo imparare molto sul nostro Sistema Solare e sulla sua storia studiando i pianeti e altri oggetti in orbita attorno al Sole", ha detto Aaron Rizzuto, uno scienziato di esopianeti dell'Università del Texas ad Austin che ha guidato lo studio. "Ma non sapremo mai quanto sia unico o comune il nostro Sistema Solare a meno che non andiamo là fuori alla ricerca di esopianeti. Gli scienziati di esopianeti stanno cercando di capire come il nostro Sistema Solare si incastri nel quadro più ampio della formazione dei pianeti dell'intero universo."

Una migrazione dei giganti?

Ci sono tre ipotesi principali su come i gioviani caldi si avvicinano così tanto alle loro stelle madri.
La prima è che semplicemente si formano lì vicino e restino dove si trovano. Ma è difficile immaginare che i pianeti si formino in un ambiente così intenso. Non solo il calore torrido vaporizza la maggior parte dei materiali ma le giovani stelle eruttano spesso enormi esplosioni e venti solari, disperdendo eventuali pianeti emergenti.
Sembra più probabile che i giganti gassosi si sviluppino più lontano dalla loro stella madre, oltre un confine chiamato limite della neve, dove le temperature sono sufficientemente miti da formare ghiaccio e altri materiali solidi. I pianeti simili a Giove sono composti quasi interamente di gas ma contengono nuclei solidi. Sarebbe più facile per quei nuclei superare il limite della neve, dove i materiali congelati potrebbero aderire proprio come una palla di neve in accrescimento.
E le altre due ipotesi presumono che avvenga proprio così e che i gioviani caldi si avvicinano solo successivamente alle loro stelle. Ma quale sarebbe la causa e i tempi di questa migrazione?
Una prima ipotesi ritiene che i gioviani caldi comincino il loro viaggio proprio all'inizio della storia del loro sistema planetario, mentre la stella è ancora circondata dal disco di gas e polvere da cui essa e il pianeta si sono formati. In questo scenario, la gravità del disco che interagisce con la massa del pianeta potrebbe interrompere l'orbita del gigante gassoso e indurlo a migrare verso l'interno.
La terza ipotesi sostiene che i gioviani caldi si avvicinano alla loro stella più tardi, quando la gravità di altri pianeti formatasi attorno alla stella potrebbe indurre questa migrazione. Il fatto che l'HIP 67522 b sia così vicino alla sua stella in un periodo così vicino alla sua formazione indica che questa terza ipotesi probabilmente non si possa applicare in questo caso. Ma un solo pianeta gioviano caldo non è sufficiente a risolvere il dibattito su come si possano essere formati tutti quelli presenti nell'universo.
"Gli scienziati vorrebbero sapere se esiste un meccanismo dominante che forma la maggior parte dei gioviani caldi", ha detto Yasuhiro Hasegawa, un astrofisico specializzato nella formazione di pianeti presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA che non era coinvolto nello studio. "Nella comunità in questo momento non c'è un chiaro consenso su quale ipotesi di formazione sia più importante per riprodurre la popolazione che abbiamo osservato. La scoperta di questo gioviano caldo è intrigante, ma fornisce solo un suggerimento per la risposta definitiva. Per risolvere questo mistero ci servono altre informazioni".

Lo Spitzer Space Telescope della NASA è stato ritirato il 30 gennaio 2020. I dati scientifici continuano ad essere analizzati dalla comunità scientifica tramite l'archivio dati Spitzer situato nell'Infrared Science Archive ospitato presso l'IPAC a Caltech a Pasadena, in California.

fonti: NASA Jet Propulsion Laboratory

Dello stesso argomento
  • Da Spitzer una nuova scoperta sui pianeti gioviani caldi
    27 gennaio 2020
    Nuove osservazioni del telescopio Spitzer hanno riscontrato strani fenomeni presenti suoi pianeti "gioviani caldi" dove le molecole di idrogeno vengono dilaniate a causa di elevatissime temperature.
  • TESS: scoperto un esopianeta dalle caratteristiche sinora uniche
    26 giugno 2020
    Per più di un decennio, gli astronomi hanno cercato pianeti in orbita attorno a AU Microscopii, una stella a noi vicina ancora circondata da un disco di detriti rimasto dalla sua formazione. Ora gli scienziati che utilizzano i dati del Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA e del ritirato Spitzer Space Telescope riportano la scoperta di un pianeta grande quanto Nettuno che orbita attorno alla giovane stella in poco più di una settimana.
  • Misurata la velocità del vento su una nana bruna
    15 aprile 2020
    Le nane brune sono oggetti grandi almeno 13 volte la massa di Giove ma non abbastanza massicci da iniziare la fusione nucleare nel suo nucleo, che è la caratteristica distintiva di una stella. Grazie ai dati raccolti dal telescopio spaziale Spitzer la NASA è riuscita a misurare per la prima volta la velocità del vento su una nana bruna: comprendere le atmosfere di questi oggetti potrebbe aiutarci a capire meglio i pianeti giganti in orbita attorno ad altre stelle.
  • Spitzer rileva con precisione i tempi della "danza" tra due buchi neri
    30 aprile 2020
    I buchi neri non sono fermi nello spazio ma possono essere abbastanza attivi nei loro movimenti. Poiché sono completamente oscuri e non possono essere osservati direttamente, non sono facili da studiare. L'osservatorio a infrarossi Spitzer, recentemente ritirato, è stato l'unico telescopio a individuare un lontano lampo di luce che contiene indizi sulle caratteristiche fisiche di questi misteri cosmici.
  • JWST: il nuovo telescopio studierà Giove, i suoi anelli e due lune molto interessanti
    03 agosto 2020
    Un nuovo programma di osservazioni scientifiche legato al prossimo telescopio spaziale James Webb denominato "ERS Program 1373" si occuperà di svolgere osservazioni del sistema di Giove, dei suoi anelli e delle sue lune più importanti: Io e Ganimede.