Quando la NASA ha annunciato la sua scoperta del sistema TRAPPIST-1 a febbraio, ha suscitato molto scalpore, e con buona ragione. Tre dei suoi sette pianeti delle dimensioni della Terra si trovano nella zona abitabile della stella, nel senso che possono ospitare condizioni adatte per la vita.

Ma uno dei maggiori enigmi della ricerca originale che descriveva il sistema era che sembrava essere instabile.

"Se si simula il sistema, i pianeti iniziano a schiantarsi l'uno contro l'altro in meno di un milione di anni, "dice Dan Tamayo, un postdoc presso il Center for Planetary Science di U of T Scarborough.

"Questo può sembrare molto tempo, ma in realtà è solo un battito di ciglia astronomico. Sarebbe molto fortunato per noi scoprire TRAPPIST-1 prima che crollasse, quindi ci deve essere una ragione per cui rimane stabile."

Tamayo e i suoi colleghi sembrano aver trovato un motivo. In una ricerca pubblicata sulla rivista Lettere per riviste astrofisiche , descrivono i pianeti nel sistema TRAPPIST-1 come appartenenti a qualcosa chiamato "catena risonante" che può stabilizzare fortemente il sistema.

Nelle configurazioni risonanti, i periodi orbitali dei pianeti formano rapporti di numeri interi. È un principio molto tecnico, ma un buon esempio è come Nettuno orbita intorno al Sole tre volte nel tempo impiegato da Plutone per orbitare due volte. Questa è una buona cosa per Plutone perché altrimenti non esisterebbe. Poiché le orbite dei due pianeti si intersecano, se le cose fossero casuali andrebbero a sbattere, ma a causa della risonanza, le posizioni dei pianeti l'uno rispetto all'altro continuano a ripetersi.

"C'è uno schema ripetitivo ritmico che assicura che il sistema rimanga stabile per un lungo periodo di tempo, "dice Matt Russo, un post-doc presso il Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) che ha lavorato su modi creativi per visualizzare il sistema.

TRAPPIST-1 porta questo principio a un altro livello con tutti e sette i pianeti che si trovano in una catena di risonanze. Per illustrare questa straordinaria configurazione, Tamayo, Russo e il collega Andrew Santaguida hanno creato un'animazione in cui i pianeti suonano una nota di pianoforte ogni volta che passano davanti alla loro stella ospite, e un tamburo batte ogni volta che un pianeta sorpassa il suo vicino più prossimo.

Poiché i periodi dei pianeti sono semplici rapporti l'uno dell'altro, il loro movimento crea uno schema ripetitivo costante simile a come suoniamo la musica. I semplici rapporti di frequenza sono anche ciò che rende piacevole il suono di due note quando suonate insieme.

Accelerare le frequenze orbitali dei pianeti nel raggio dell'udito umano produce una sorta di sinfonia astrofisica, ma uno che si sta svolgendo a più di 40 anni luce di distanza.

"La maggior parte dei sistemi planetari sono come gruppi di musicisti dilettanti che suonano le loro parti a velocità diverse, " dice Russo. "TRAPPIST-1 è diverso; è un supergruppo con tutti e sette i membri che sincronizzano le loro parti in un tempo quasi perfetto."

Ma anche le orbite sincronizzate non sopravvivono necessariamente molto a lungo, nota Tamayo. Per motivi tecnici, la teoria del caos richiede anche precisi allineamenti orbitali per garantire che i sistemi rimangano stabili. Questo può spiegare perché le simulazioni fatte nel documento di scoperta originale hanno portato rapidamente i pianeti a scontrarsi l'uno con l'altro.

"Non è che il sistema sia condannato, è che le configurazioni stabili sono molto esatte, " dice. "Al momento non possiamo misurare abbastanza bene tutti i parametri orbitali, quindi i sistemi simulati continuavano a provocare collisioni perché le impostazioni non erano precise".

Per superare questo problema, Tamayo e il suo team hanno guardato al sistema non come lo è oggi, ma come potrebbe essersi formato originariamente. Quando il sistema stava nascendo da un disco di gas, i pianeti avrebbero dovuto migrare l'uno rispetto all'altro, permettendo al sistema di stabilizzarsi naturalmente in una configurazione risonante stabile.

"Ciò significa che all'inizio, l'orbita di ogni pianeta è stata sintonizzata per renderlo armonioso con i suoi vicini, allo stesso modo in cui gli strumenti vengono accordati da una band prima che inizi a suonare, " dice Russo. "Ecco perché l'animazione produce una musica così bella".

Il team ha testato le simulazioni utilizzando il cluster di supercalcolo presso il Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) e ha scoperto che la maggior parte delle simulazioni è rimasta stabile per tutto il tempo in cui è stata possibile eseguirla. Questo è stato circa 100 volte più lungo di quello impiegato dalle simulazioni nel documento di ricerca originale che descriveva TRAPPIST-1 per impazzire.

"Sembra in qualche modo poetico che questa configurazione speciale che può generare una musica così straordinaria possa anche essere responsabile del sistema sopravvissuto fino ai giorni nostri, "dice Tamayo.