Introduzione

I pianeti delle dimensioni di Giove che orbitano vicino alle loro stelle hanno fatto emergere idee su come si formano i pianeti giganti. Trovare giovani elementi di questa classe di pianeti potrebbe aiutare a rispondere a domande chiave.

Gioviani caldi

Per la maggior parte della storia umana la nostra comprensione di come i pianeti si formano e si evolvono si è 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 solare, ha cambiato tutto questo.

Tra i più intriganti di questi mondi lontani c’è una classe di esopianeti chiamata Hot Jupiters, ossia i gioviani caldi. Simili per dimensioni a Giove, questi pianeti a dominanza gassosa orbitano estremamente vicini alle loro stelle madri e li circondano in sole 18 ore. Non abbiamo niente del genere nel nostro sistema solare, dove i pianeti più vicini al Sole sono rocciosi e orbitano molto più lontano. Le domande su questi tipi di pianeti sono grandi quanto i pianeti stessi: Si formano vicino alle loro stelle o più lontani prima di migrare verso l’interno? E se questi giganti migrano, cosa rivelerebbe la storia dei pianeti nel nostro sistema solare?

Questa animazione mostra un tipo di pianeta, un gigante gassoso, che rientra nella categoria dei cosidetti gioviani caldi. Questo tipo di pianeta orbita molto vicino alla sua stella. Trovare di più su questi pianeti giovani potrebbe aiutare gli astronomi a capire come si sono formati e se migrano da climi più freddi durante la loro vita. Credits: NASA / JPL-Caltech

Per rispondere a queste domande, gli scienziati dovranno osservare molti di questi giganti caldi durante le loro fasi inziali di formazione.

HIP 67522 b

Ora, un nuovo studio pubblicato su Astronomical Journal riporta il rilevamento dell’esopianeta HIP 67522 b, che trai i gioviani caldi sembra essere il più giovane mai trovato. Orbita attorno a una stella ben studiata che ha circa 17 milioni di anni, il che significa che il Giove caldo è probabilmente solo qualche milione di anni più giovane, mentre la maggior parte di quelli conosciuti hanno più di un miliardo di anni. Il pianeta impiega circa sette giorni per orbitare intorno alla sua stella, che ha una massa simile a quella del Sole. Situato a soli 490 anni luce circa dalla Terra, l’HIP 67522 b è circa 10 volte il diametro della Terra. Le sue dimensioni indicano fortemente che si tratta di un pianeta dominato dai gas.

HIP 67522 b è stato identificato dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, che rileva i pianeti attraverso il metodo del transito: gli scienziati cercano piccoli buchi nella luminosità di una stella, che indicano che un pianeta in orbita è passato tra l’osservatore e la stella. Ma le stelle giovani tendono ad avere molte macchie scure sulla loro superficie – macchie stellari, chiamate anche macchie solari quando appaiono sul Sole – che possono assomigliare a pianeti in transito. Così gli scienziati hanno usato i dati dell’osservatorio a infrarossi della NASA, il telescopio spaziale Spitzer, recentemente ritiratosi, per confermare che il segnale di transito proveniva da un pianeta e non da una macchia stellare.

La scoperta offre la speranza di trovare altri giovani Hot Jupiter e di imparare di più su come si formano i pianeti in tutto l’universo – anche qui a casa.

Possiamo imparare molto sul nostro sistema solare e sulla sua storia studiando i pianeti e altre cose che orbitano attorno al Sole“, ha detto Aaron Rizzuto, scienziato specializzato in esopianeta dell’Università del Texas ad Austin che ha condotto lo studio. “Ma non sapremo mai quanto sia unico e comune il nostro sistema solare, a meno che non siamo là fuori alla ricerca di esopianeti. Gli scienziati di esopianeti stanno scoprendo come il nostro sistema solare si inserisce nel quadro più ampio della formazione dei pianeti nell’universo“.

Giganti in migrazione? Alcune ipotesi

Ci sono tre ipotesi principali su come i gioviani caldi si avvicinano così tanto alle loro stelle madri. Una è che si formino semplicemente lì e non si muovano. Ma è difficile immaginare pianeti che si formano in un ambiente così intenso. Non solo il calore rovente vaporizzerebbe la maggior parte dei materiali, ma le stelle giovani erutterebbero spesso con esplosioni massicce e venti stellari, disperdendo potenzialmente qualsiasi nuovo pianeta emergente.

Sembra più probabile che i giganti gassosi si sviluppino più lontano dalla loro stella madre, oltre un confine chiamato linea della neve, dove è abbastanza fresco per la formazione di ghiaccio e di altri materiali solidi. I pianeti simili a Giove sono composti quasi interamente da gas, ma contengono nuclei solidi. Sarebbe più facile per quei nuclei formarsi oltre il limite della neve, dove i materiali congelati potrebbero aggrapparsi come una palla di neve che cresce. Le altre due ipotesi ipotizzano che questo sia il caso e che i gioviani caldi poi si avvicinano alle loro stelle.

Ma quale sarebbe la causa e il momento della migrazione?

Un’idea presuppone che i questi tipi di pianeti comincino il loro viaggio all’inizio della storia del sistema planetario mentre la stella è ancora circondata dal disco di gas e polvere da cui si è formata sia la stella che il pianeta. In questo scenario, la gravità del disco che interagisce con la massa del pianeta potrebbe interrompere l’orbita del gigante gassoso e causarne la migrazione verso l’interno.

La terza ipotesi sostiene che si avvicinano alla loro stella più tardi, quando la gravità di altri pianeti intorno alla stella può guidare la migrazione. Il fatto che l’HIP 67522 b sia già così vicino alla sua stella così presto dopo la sua formazione indica che questa terza ipotesi probabilmente non si applica in questo caso. Ma un gioviano caldo non è sufficiente per risolvere il dibattito su come si formino tutti.

Gli scienziati vorrebbero sapere se esiste un meccanismo dominante che forma la maggior parte dei gioviani caldi“, ha detto Yasuhiro Hasegawa, astrofisico specializzato nella formazione di pianeti presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA, non coinvolto nello studio. “Nella comunità in questo momento non c’è un chiaro consenso su quale ipotesi di formazione sia più valida per riprodurre ciò che abbiamo osservato. La scoperta di questo giovane e caldo Giove è emozionante, ma è solo un accenno alla risposta. Per risolvere il mistero, avremo bisogno di qualcosa di più“.

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