L'esopianeta di massa 11 Giove chiamato HD 106906 b, mostrato nell'illustrazione di questo artista, occupa un'orbita improbabile attorno a una stella doppia distante 336 anni luce. Potrebbe offrire indizi su qualcosa che potrebbe essere molto più vicino a casa:un ipotetico membro distante del nostro sistema solare soprannominato "Pianeta Nove". Questa è la prima volta che gli astronomi sono stati in grado di misurare il movimento di un enorme pianeta simile a Giove che orbita molto lontano dalle sue stelle ospiti e dal disco di detriti visibile. Credito:NASA, ESA, e M. Kornmesser (ESA/Hubble)
Un pianeta in un'orbita improbabile attorno a una stella doppia a 336 anni luce di distanza potrebbe offrire un indizio su un mistero molto più vicino a casa:un ipotetico, corpo distante nel nostro sistema solare soprannominato "Pianeta Nove".
Questa è la prima volta che gli astronomi sono stati in grado di misurare il movimento di un enorme pianeta simile a Giove che orbita molto lontano dalle sue stelle ospiti e dal disco di detriti visibile. Questo disco è simile alla nostra fascia di Kuiper di piccole dimensioni, corpi ghiacciati oltre Nettuno. Nel nostro sistema solare, il sospetto Pianeta Nove si troverebbe anche molto al di fuori della fascia di Kuiper su un'orbita altrettanto strana. Sebbene la ricerca di un Pianeta Nove continui, questa scoperta di esopianeti è la prova che tali orbite stravaganti sono possibili.
"Questo sistema traccia un confronto potenzialmente unico con il nostro sistema solare, " ha spiegato l'autore principale del documento, Meiji Nguyen dell'Università della California, Berkeley. "È molto ampiamente separato dalle sue stelle ospiti su un'orbita eccentrica e altamente disallineata, proprio come la previsione per Planet Nine. Ciò solleva la domanda su come questi pianeti si siano formati e si siano evoluti per finire nella loro configurazione attuale".
Il sistema in cui risiede questo gigante gassoso ha solo 15 milioni di anni. Ciò suggerisce che il nostro Pianeta Nove, se esiste, potrebbe essersi formato molto presto nell'evoluzione del nostro sistema solare di 4,6 miliardi di anni.
Un'orbita estrema
L'esopianeta di massa 11 Giove chiamato HD 106906 b è stato scoperto nel 2013 con i telescopi Magellan presso l'Osservatorio di Las Campanas nel deserto di Atacama in Cile. Però, gli astronomi non sapevano nulla dell'orbita del pianeta. Ciò richiedeva qualcosa che solo il telescopio spaziale Hubble poteva fare:raccogliere misurazioni molto accurate del movimento del vagabondo in 14 anni con una precisione straordinaria. Il team ha utilizzato i dati dell'archivio Hubble che hanno fornito prove per questo movimento.
L'esopianeta risiede estremamente lontano dalla sua coppia ospite di brillanti, stelle giovani:più di 730 volte la distanza della Terra dal Sole, o quasi 6,8 miliardi di miglia. Questa ampia separazione ha reso enormemente difficile determinare il 15, Un'orbita lunga 000 anni in un lasso di tempo relativamente breve di osservazioni Hubble. Il pianeta sta strisciando molto lentamente lungo la sua orbita, data la debole attrazione gravitazionale delle sue stelle madri molto lontane.
Il team di Hubble è stato sorpreso di scoprire che il mondo remoto ha un'orbita estrema che è molto disallineata, allungato ed esterno al disco di detriti che circonda le stelle gemelle ospiti dell'esopianeta. Il disco di detriti stesso ha un aspetto molto insolito, forse a causa della forza di attrazione gravitazionale del pianeta ribelle.
Questa immagine del telescopio spaziale Hubble mostra l'ambiente intorno alla stella doppia HD 106906. La luce brillante di queste stelle è mascherata qui per consentire di vedere le caratteristiche più deboli del sistema. Il disco circumstellare delle stelle è asimmetrico e distorto, forse a causa della forza di attrazione gravitazionale del pianeta ribelle HD 106906 b, che si trova in un'orbita molto grande e allungata. Credito:NASA, ESA, M. Nguyen (Università della California, Berkeley), R. De Rosa (Osservatorio Europeo Meridionale), e P. Kalas (Università della California, Berkeley e SETI Institute)
Come ci è arrivato?
Quindi, come ha fatto l'esopianeta ad arrivare a un'orbita così lontana e stranamente inclinata? La teoria prevalente è che si sia formato molto più vicino alle sue stelle, circa tre volte la distanza della Terra dal Sole. Ma la resistenza all'interno del disco di gas del sistema ha causato il decadimento dell'orbita del pianeta, costringendolo a migrare verso l'interno verso la sua coppia stellare. Gli effetti gravitazionali delle stelle gemelle vorticose l'hanno poi lanciata su un'orbita eccentrica che l'ha quasi lanciata fuori dal sistema e nel vuoto dello spazio interstellare. Quindi una stella di passaggio dall'esterno del sistema ha stabilizzato l'orbita dell'esopianeta e gli ha impedito di lasciare il suo sistema di origine.
Utilizzando misurazioni precise della distanza e del movimento dal satellite di rilevamento Gaia dell'Agenzia spaziale europea, le stelle di passaggio candidate sono state identificate nel 2019 dai membri del team Robert De Rosa dell'Osservatorio europeo meridionale di Santiago, Chile, e Paul Kalas dell'Università della California.
Un disco disordinato
In uno studio pubblicato nel 2015, Kalas ha guidato una squadra che ha trovato prove circostanziali per il comportamento del pianeta in fuga:il disco di detriti del sistema è fortemente asimmetrico, piuttosto che essere una distribuzione circolare di materiale "a torta di pizza". Un lato del disco è troncato rispetto al lato opposto, ed è anche perturbato verticalmente piuttosto che essere limitato ad un piano stretto come si vede dal lato opposto delle stelle.
"L'idea è che ogni volta che il pianeta si avvicina maggiormente alla stella binaria, agita il materiale nel disco, “ spiega De Rosa. “Quindi ogni volta che passa il pianeta, tronca il disco e lo spinge su un lato. Questo scenario è stato testato con simulazioni di questo sistema con il pianeta su un'orbita simile, questo prima che sapessimo quale fosse l'orbita del pianeta".
"È come arrivare sul luogo di un incidente automobilistico, e stai cercando di ricostruire quello che è successo, " spiegò Kalas. "Sono le stelle passeggere che hanno perturbato il pianeta, poi il pianeta ha perturbato il disco? È il binario nel mezzo che per primo ha perturbato il pianeta, e poi ha perturbato il disco? O le stelle di passaggio hanno disturbato sia il pianeta che il disco allo stesso tempo? Questo è un lavoro da detective astronomico, raccogliendo le prove di cui abbiamo bisogno per elaborare alcune trame plausibili su ciò che è successo qui".
Questa immagine del telescopio spaziale Hubble mostra una possibile orbita (ellisse tratteggiata) dell'esopianeta di massa 11 Giove HD 106906 b. Questo mondo remoto è ampiamente separato dalle stelle che lo ospitano, la cui luce brillante è qui mascherata per permettere di vedere il pianeta. Il pianeta risiede al di fuori del disco di detriti circumstellari del suo sistema, che è simile alla nostra cintura di Kuiper di piccole, corpi ghiacciati oltre Nettuno. Il disco stesso è asimmetrico e distorto, forse a causa della forza di attrazione gravitazionale del pianeta ribelle. Altri punti luce nell'immagine sono le stelle di sfondo. Credito:NASA, ESA, M. Nguyen (Università della California, Berkeley), R. De Rosa (Osservatorio Europeo Meridionale), e P. Kalas (Università della California, Berkeley e SETI Institute)
Un proxy Pianeta Nove?
Questo scenario per la bizzarra orbita di HD 106906 b è simile in qualche modo a ciò che potrebbe aver causato la fine dell'ipotetico Pianeta Nove nelle zone più esterne del nostro sistema solare, ben oltre l'orbita degli altri pianeti e oltre la fascia di Kuiper. Il Pianeta Nove potrebbe essersi formato nel sistema solare interno ed essere stato espulso dalle interazioni con Giove. Però, Giove, il proverbiale gorilla di 800 libbre nel nostro sistema solare, molto probabilmente avrebbe lanciato il Pianeta Nove ben oltre Plutone. Passing stars may have stabilized the orbit of the kicked-out planet by pushing the orbit path away from Jupiter and the other planets in the inner solar system.
"It's as if we have a time machine for our own planetary system going back 4.6 billion years to see what may have happened when our young solar system was dynamically active and everything was being jostled around and rearranged, " said Kalas.
Ad oggi, astronomers only have circumstantial evidence for Planet Nine. They've found a cluster of small celestial bodies beyond Neptune that move in unusual orbits compared with the rest of the solar system. This configuration, some astronomers say, suggests these objects were shepherded together by the gravitational pull of a huge, unseen planet. An alternative theory is that there is not one giant perturbing planet, but instead the imbalance is due to the combined gravitational influence of multiple, much smaller objects. Another theory is that Planet Nine does not exist at all and the clustering of smaller bodies may be just a statistical anomaly.
A target for the Webb Telescope
Scientists using NASA's upcoming James Webb Space Telescope plan to get data on HD 106906 b to understand the planet in detail. "One question you could ask is:Does the planet have its own debris system around it? Does it capture material every time it goes close to the host stars? And you'd be able to measure that with the thermal infrared data from Webb, " said De Rosa. "Also, in terms of helping to understand the orbit, I think Webb would be useful for helping to confirm our result."
Because Webb is sensitive to smaller, Saturn-mass planets, it may be able to detect other exoplanets that have been ejected from this and other inner planetary systems. "With Webb, we can start to look for planets that are both a little bit older and a little bit fainter, " explained Nguyen. The unique sensitivity and imaging capabilities of Webb will open up new possibilities for detecting and studying these unconventional planets and systems.
The team's findings appear in the December 10, 2020, edition of Il Giornale Astronomico .
