Una concezione artistica del sistema planetario TRAPPIST-1 per gentile concessione di NASA/JPL-Caltech.
Un nuovo lavoro di un team di scienziati della Carnegie (e di un alunno della Carnegie) ha chiesto se eventuali pianeti giganti gassosi potrebbero potenzialmente orbitare attorno a TRAPPIST-1 a distanze maggiori di quelle dei sette pianeti conosciuti della stella. Se i pianeti giganti gassosi si trovano nei bordi esterni di questo sistema, potrebbe aiutare gli scienziati a capire come si sono formati i giganti gassosi del nostro Sistema Solare come Giove e Saturno.
All'inizio di quest'anno, Il telescopio spaziale Spitzer della NASA ha entusiasmato il mondo quando ha rivelato che TRAPPIST-1, una stella nana ultrafredda nella costellazione dell'Acquario, era il primo sistema conosciuto di sette pianeti delle dimensioni della Terra in orbita attorno a una singola stella. Tre di questi pianeti si trovano nella cosiddetta zona abitabile, la distanza dalla stella centrale alla quale è più probabile che si trovi acqua liquida.
Ma è possibile che, come il nostro Sistema Solare, TRAPPIST-1 è anche orbitato da pianeti giganti gassosi a una distanza molto maggiore rispetto ai pianeti delle dimensioni della Terra che sappiamo già far parte del sistema.
"Un certo numero di altri sistemi stellari che includono pianeti e super-Terre delle dimensioni della Terra ospitano anche almeno un gigante gassoso, " ha detto Alan Boss di Carnegie, chi è il primo autore dell'articolo del team, pubblicato da The Giornale Astronomico . "Così, chiedersi se questi sette pianeti hanno fratelli giganti gassosi con orbite di lungo periodo è una domanda importante".
Per iniziare a rispondere, Boss si è rivolto al sondaggio in corso sulla caccia ai pianeti che gestisce insieme ai coautori di Carnegie Alycia Weinberger, Ian Thompson, e altri. Hanno uno strumento speciale sul telescopio du Pont all'Osservatorio Las Campanas di Carnegie chiamato CAPSCam, la Carnegie Astrometric Planet Search Camera. Cerca i pianeti extrasolari usando il metodo astrometrico, per cui la presenza di un pianeta può essere rilevata indirettamente attraverso l'oscillazione della stella ospite attorno al centro di massa del sistema stellare.
Utilizzando CAPSCam, Boss e i suoi colleghi, tra cui Tri Astraatmadja e Guillem Anglada-Escudé di Carnegie, un ex membro della Carnegie ora alla Queen Mary University di Londra, ha determinato i limiti superiori per la massa di qualsiasi potenziale pianeta gigante gassoso nel sistema TRAPPIST-1. Hanno scoperto che non ci sono pianeti più grandi di 4,6 volte la massa di Giove che orbitano attorno alla stella con un periodo di 1 anno, e nessun pianeta più grande di 1,6 volte la massa di Giove in orbita attorno alla stella con periodi di 5 anni. (Questi periodi potrebbero non sembrare molto lunghi rispetto al periodo di quasi 12 anni di Giove, ma i sette pianeti conosciuti di TRAPPIST-1 hanno periodi che vanno da 1,5 a 20 giorni.)
Tutti e sette i pianeti TRAPPIST-1 potrebbero facilmente inserirsi nell'orbita di Mercurio, il pianeta più interno del nostro Sistema Solare. Alan Boss e i suoi colleghi hanno studiato se è possibile che il sistema TRAPPIST-1 possa contenere pianeti giganti gassosi su orbite di periodo molto più lungo rispetto ai sette pianeti terrestri conosciuti. L'immagine è per gentile concessione della NASA/JPL-Caltech.
"C'è molto spazio per ulteriori indagini tra le orbite di periodo più lungo che abbiamo studiato qui e le orbite molto brevi dei sette pianeti TRAPPIST-1 noti, " ha aggiunto Capo.
Se nel sistema TRAPPIST-1 si trovano pianeti giganti gassosi di lungo periodo, quindi potrebbe aiutare a risolvere un dibattito di lunga data sulla formazione dei pianeti giganti gassosi del nostro Sistema Solare.
Nella giovinezza del nostro Sole, era circondato da un disco di gas e polvere da cui erano nati i suoi pianeti. La Terra e gli altri pianeti terrestri sono stati formati dal lento accrescimento di materiale roccioso dal disco. Una teoria per la formazione di pianeti giganti gassosi sostiene che iniziano anche con l'accrescimento di un nucleo solido, che alla fine contiene materiale sufficiente per attrarre gravitazionalmente un grande involucro di gas circostante.
La teoria in competizione sostiene che i nostri pianeti giganti gassosi si siano formati quando il disco rotante di gas e polvere del Sole ha assunto una formazione a braccio di spirale. Le braccia aumentarono di massa e densità fino a quando non si formarono grumi distinti che si fusero rapidamente in piccoli giganti gassosi.
Uno svantaggio della prima opzione, chiamato accrescimento del nucleo, è che non può facilmente spiegare come i pianeti giganti gassosi si formino attorno a una stella di massa così bassa come TRAPPIST-1, che è dodici volte meno massiccio del Sole. Però, I modelli computazionali di Boss della seconda teoria, chiamata instabilità del disco, hanno indicato che i pianeti giganti gassosi potrebbero formarsi attorno a tali stelle nane rosse.
"I pianeti giganti gassosi trovati su orbite di lungo periodo attorno a TRAPPIST-1 potrebbero sfidare la teoria dell'accrescimento del nucleo, ma non necessariamente la teoria dell'instabilità del disco, " ha spiegato il capo.
