LA SVOLTA

Esopianeti, nuova scoperta confuta teorie sui giganti gassosi

Dopo quasi 5 anni di osservazioni sul compagno della stella HD 114082 b, il Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg ha pubblicato uno studio che spinge a rivedere le analisi sulla formazione dei grandi pianeti

28 Nov 2022

Nicola Desiderio

esopianeta

Un esopianeta gigante gassoso caldo che ha solo 15 milioni di anni, è grande come Giove, ma ha una massa superiore di 8-10 volte e una densità doppia rispetto alla Terra. È una scoperta che può cambiare tutte le teorie che riguardano la nascita e lo sviluppo dei pianeti e l’ha fatta il Max Planck Institute for Astronomy (Mpia) di Heidelberg osservando dal 2017 un esopianeta intorno alla stella HD 114082 b, che si trova nella costellazione Centaurus a 310 milioni di anni luce da noi e ha mostrato caratteristiche che contraddicono quanto finora formulato sui corpi celesti di questo tipo.

Heidelberg e altri centri di ricerca

Lo studio, dal titolo “Radial velocity survey for planets around young stars (RVSPY) – A transiting warm super-Jovian planet around HD 114082, a young star with a debris disk” è stato pubblicato sul numero 667 della rivista Astronomy & Astrophysics ed è frutto del celebre istituto tedesco in collaborazione con scienziati che operano anche in altri atenei della Germania, Bulgaria, Cile, Svizzera, Svezia e Ucraina.

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Un giovane che sembra un vecchio

Prima di tutto HD 114082 b è il pianeta gigante gassoso più giovane mai osservato ed uno dei tre con meno di 100 milioni di anni per i quali la massa e il raggio sono stati determinati, ma la particolarità maggiore è che, pur avendo dimensioni e composizione finora associate ai giganti gassosi cosiddetti caldi, la sua massa, la sua densità e l’avvenuta definizione delle sue dimensioni lo fanno accostare invece ai pianeti “freddi”, ovvero a bassa entropia.

Un modello, due scenari

Gli astrofisici infatti, secondo le teorie attuali, distinguono due scenari di formazione per i pianeti giganti. Entrambi avvengono all’interno di un disco protoplanetario composto da gas e polvere distribuiti intorno ad una giovane stella centrale. Il primo processo, noto come accrescimento del nucleo, prevede una prima fase di accumulo di materiale roccioso per il nucleo con una massa pari a 10 volte quella terrestre che, con la sua forza gravitazionale, attrae il gas circostante, fondamentalmente elio e idrogeno.

Freddo e caldo allo stesso tempo

Si pensa che si siano formati così anche Saturno e soprattutto Giove tant’è che i pianeti giganti gassosi sono definiti anche super gioviani. Il secondo scenario è detto di instabilità del disco perché il disco planetario, diventando instabile come gravitazione, fa in modo che il gas si addensi intorno formando direttamente un pianeta gigante. Nel primo caso, l’entropia iniziale del pianeta si affievolisce e dunque si parla di avviamento a freddo, nel secondo si parla di avviamento a caldo, con temperature ed entropia più elevate.

Stabile e denso come un “freddo”

Proprio per questo gli scienziati ritengono – o meglio, ritenevano – che i giganti gassosi si formino secondo il secondo scenario. Il pianeta HD 114082 b sarebbe dunque un pianeta caldo, ma contravviene questa classificazione, non solo per la sua densità, ma perché le sue dimensioni appaiono insolitamente stabilizzate per un pianeta così giovane, ancora di più se gassoso poiché ad una giovane età si associa un’entropia elevata e ad una graduale contrazione invece questo sembra avere già un nucleo molto grande e molto pesante, tipico di un pianeta con un’età di diverse centinaia di milioni d’anni.

Caccia ai giganti dell’universo

La scoperta di HD 114082 b è stata effettuata all’interno di un programma di osservazione denominato RVSPY (Radial Velocity Survey for Planets around Young stars) e che comporta 775 ore di osservazione distribuite in quattro anni e mezzo attraverso il telescopio Eso/Mpg gestito dallo stesso Mpia presso il sito di La Silla dell’European Southern Observatory (Eso) in Cile. L’obiettivo è scoprire nuovi giganti gassosi caldi e freddi intorno a giovani stelle utilizzando due metodi.

I due metodi di osservazione

Il primo è quello delle velocità radiali e si basa sul movimento che la stella ha intorno al baricentro del sistema gravitazionale formato dalla stella e dal pianeta. In questo modo, attraverso spettrometri, se ne può misurare con buona approssimazione sia la massa sia il periodo orbitale. Il secondo metodo è quello del transito e permette di ricavare le dimensioni di un esopianeta quando passa di fronte alla sua stella lungo la nostra linea di vista.

Prova e controprova

Maggiore sarà la luce visibile quando avviene questa eclissi e minori saranno le dimensioni relative del pianeta e viceversa. Lo studio ha compiuto quest’ultimo tipo di misurazione – definito “curva di luce” – grazie al Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) della Nasa. Il risultato finale è che HD 114082 b orbita a una distanza di circa 0,5 Unità Astronomiche intorno alla sua stella con un periodo di 110 giorni, simile nella durata dunque a Mercurio. Al momento, gli scienziati hanno osservato circa 5mila esopianeti e solo tre hanno le caratteristiche mostrate dal compagno di HD 114082 b.

Una scoperta cruciale

“Sebbene siano necessari più pianeti di questo tipo per confermare questa tendenza, riteniamo che i teorici dovrebbero iniziare a rivedere i loro calcoli. È entusiasmante il modo in cui i risultati frutto della nostra osservazione abbiano un impatto sulla teoria della formazione dei pianeti. Aiutano a migliorare la nostra conoscenza su come questi pianeti giganti crescano e ci dicono dove si trovano le lacune della nostra comprensione” ha affermato Olga Zakhozhay, studiosa del Mpia e dell’Accademia Nazionale delle Scienze dell’Ucraina nonché prima firma dello studio.

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