Finora gli astronomi hanno confermato circa 5.600 esopianeti, ma solo circa 500 appartengono a questa strana categoria.
I cosiddetti “Gioviani caldi” sono tra i pianeti più estremi della galassia. Finora gli astronomi hanno confermato circa 5.600 esopianeti in poco più di 4.000 sistemi stellari diversi, ma solo circa 500 appartengono a questa categoria di enormi mondi simili a Giove che orbitano molto vicini alla loro stella, alcuni addirittura vicini quanto Mercurio al nostro Sole. Nessuno sa come questi grandi mondi siano riusciti a finire in orbite così vicine alle loro stelle madri e gli astronomi ritengono che non si siano formati molto più lontano e solo successivamente siano migrati nelle loro posizioni attuali. Le prime fasi di questo processo sono state osservate raramente, ma ora un team di astronomi del MIT, della Penn State University e di altre istituzioni, tra cui l’Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC), hanno scoperto il “progenitore” di un gioviano caldo, una specie di pianeta giovane in un’orbita estremamente eccentrica attorno a una stella che dista 1.100 anni luce dalla Terra. Se quel mondo facesse parte del nostro Sistema Solare, la sua traiettoria insolita lo porterebbe ad avvicinarsi al Sole dieci volte più vicino di Mercurio stesso, per poi lanciarsi fuori, passare vicino alla Terra e fare nuovamente dietrofront. Lo studio è stato appena pubblicato su ‘Nature‘.
“Siamo particolarmente interessati”, afferma Enric Pallé, ricercatore IAC e coautore dell’articolo, “a ciò che possiamo imparare sulla dinamica dell’atmosfera di questo pianeta dopo che ha effettuato uno dei suoi roventi avvicinamenti alla sua stella“. Il telescopio misura le diverse temperature del giorno e della notte e scopre che sono dovute all’azione dei venti che circolano a migliaia di chilometri orari. Chiamato TIC 241249530 b, il pianeta non solo segue una delle orbite più allungate di tutti gli esopianeti in transito conosciuti, ma è anche “retrogrado“, cioè ruota nella direzione opposta alla rotazione della sua stella ospite, che che fa luce sul mistero di come questi enormi giganti gassosi finiscono per diventare quello che sono.
Un mondo in evoluzione
I ricercatori hanno effettuato simulazioni di quella dinamica orbitale e hanno scoperto che l’orbita altamente eccentrica e il fatto che sia retrograda sono segni che probabilmente si sta evolvendo verso un gioviano caldo in un processo mediante il quale l’orbita di un pianeta “oscilla” e si sta progressivamente restringendo. Nel caso di TIC 241249530 b, i ricercatori hanno determinato che orbita attorno a una stella primaria che a sua volta orbita attorno a una stella secondaria, come parte di un sistema stellare binario. Le interazioni incrociate tra le due stelle stanno facendo sì, secondo lo studio, che il pianeta si avvicini gradualmente alla sua stella col passare del tempo. Attualmente, l’orbita di TIC 241249530 ha una marcata forma ellittica e impiega 167 giorni per essere completata. Ma i ricercatori ritengono che entro un miliardo di anni sarà migrato verso un’orbita molto più circolare e stretta, e finirà per girare attorno alla stella ogni pochi giorni. A quel punto si sarà evoluto in un gioviano caldo.
Cambio di orbita
“Questo nuovo pianeta“, afferma Sarah Millholland, del Kavli Institute for Astrofisica e Ricerca Spaziale del MIT e coautrice dell’articolo, “supporta la teoria secondo cui la migrazione ad alta eccentricità dovrebbe rappresentare una frazione dei Giove caldi. Crediamo che quando questo pianeta si è formato, lo ha fatto come un mondo freddo. E grazie alla sua spettacolare dinamica orbitale, tra circa un miliardo di anni diventerà un Giove caldo, con temperature di diverse migliaia di gradi. “Quindi è un grande cambiamento rispetto a dove è iniziato.” TIC 241249530 è stato rilevato per la prima volta nel gennaio 2020 nei dati rilevati dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, una missione guidata dal MIT che monitora la luminosità delle stelle vicine per i “transiti”, o brevi cali di luce stellare che potrebbero indicare la presenza di un astro. pianeta che gli passa davanti. Ma come è possibile che il pianeta sia caduto in un’orbita così estrema? E come ha potuto la sua eccentricità evolversi in modo così radicale? Per ottenere risposte, Millholland e il suo team hanno modellato le complesse interazioni gravitazionali tra TIC 241249530, la sua stella, e la seconda stella vicina. I ricercatori avevano già osservato che le due stelle orbitano l’una attorno all’altra in un sistema binario, mentre il pianeta orbita attorno alla stella più vicina. Qualcosa come un artista circense che fa girare un cerchio intorno alla vita mentre ne fa girare un altro attorno al polso.
Simulazioni multiple
Sono state necessarie molteplici simulazioni, ciascuna con una serie diversa di condizioni iniziali, per vedere quale di esse, una volta avanzata per diversi miliardi di anni, fosse in grado di produrre la configurazione delle orbite planetarie e stellari che il team osserva oggi. Il secondo passo è stato quello di avanzare nel futuro in modo che la simulazione potesse prevedere come si evolverà il sistema nel prossimo miliardo di anni.
Il risultato è stato che molto probabilmente il nuovo pianeta si sta evolvendo in un gioviano caldo. Nato miliardi di anni fa lontano dalla sua stella come un freddo Giove (come il nostro), TIC 241249530 allora seguiva sicuramente un percorso circolare. Questa orbita convenzionale, tuttavia, è stata gradualmente “allungata” fino a diventare eccentrica, a causa delle forze gravitazionali provenienti dall’orbita disallineata della stella con la sua compagna binaria.
“Sebbene non possiamo riavvolgere esattamente il processo di migrazione planetaria e vederlo in tempo reale”, spiega Arvind Gupta, autore principale dell’articolo, “questo esopianeta serve come una sorta di istantanea del processo di migrazione. Pianeti come questo sono incredibilmente rari e difficili da trovare, e speriamo che possano aiutarci a svelare la storia della formazione dei gioviano caldi”. “È un processo abbastanza estremo, nel senso che i cambiamenti nell’orbita del pianeta sono enormi“, aggiunge Millholland. È una grande danza di orbite che dura da miliardi di anni, e il pianeta semplicemente la segue. Secondo le simulazioni, tra un altro miliardo di anni l’orbita di TIC 241249530 si stabilizzerà in una traiettoria circolare e ravvicinata attorno alla sua stella “Allora – dice il ricercatore – il pianeta diventerà del tutto un gioviano caldo“. Ciò che accade in questo sistema distante, conclude Millholland, “evidenzia quanto possano essere incredibilmente diversi gli esopianeti. Sono mondi misteriosi che possono avere orbite estreme che raccontano la storia di come sono arrivati lì e dove stanno andando. E per questo pianeta il viaggio non è ancora finito”.
