Non esiste una mappa che mostri tutti i miliardi di esopianeti nascosti nella nostra galassia, sono così distanti e deboli rispetto alle loro stelle, è difficile trovarli. Ora, gli astronomi a caccia di nuovi mondi hanno stabilito un possibile indicatore per esopianeti giganti.

Un nuovo studio ha scoperto che è più probabile che gli esopianeti giganti che orbitano lontano dalle loro stelle si trovino intorno a giovani stelle che hanno un disco di polvere e detriti rispetto a quelli senza dischi. Lo studio, pubblicato su The Giornale Astronomico , focalizzato su pianeti più di cinque volte la massa di Giove. Questo studio è il più grande fino ad oggi di stelle con dischi di detriti polverosi, e ha trovato la migliore prova ancora che i pianeti giganti sono responsabili di tenere sotto controllo quel materiale.

"La nostra ricerca è importante per come le future missioni pianificheranno quali stelle osservare, " disse Tiffany Meshkat, autore principale e assistente ricercatore presso IPAC/Caltech a Pasadena, California. Meshkat ha lavorato a questo studio come ricercatore post-dottorato presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena. "Molti pianeti che sono stati trovati attraverso l'imaging diretto sono stati in sistemi che avevano dischi di detriti, e ora sappiamo che la polvere potrebbe essere un indicatore di mondi sconosciuti."

Gli astronomi hanno scoperto che la probabilità di trovare pianeti giganti di lungo periodo è nove volte maggiore per le stelle con dischi di detriti rispetto alle stelle senza dischi. La studentessa laureata al Caltech Marta Bryan ha eseguito l'analisi statistica che ha determinato questo risultato.

I ricercatori hanno combinato i dati di 130 sistemi a stella singola con i dischi di detriti rilevati dallo Spitzer Space Telescope della NASA, e li ha confrontati con 277 stelle che non sembrano ospitare dischi. I due gruppi di stelle avevano tra qualche milione e 1 miliardo di anni. Delle 130 stelle, 100 sono stati precedentemente scansionati per esopianeti. Come parte di questo studio, i ricercatori hanno seguito gli altri 30 utilizzando l'Osservatorio WM Keck alle Hawaii e il Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale in Cile. Non hanno rilevato nessun nuovo pianeta in quei 30 sistemi, ma i dati aggiuntivi hanno aiutato a caratterizzare l'abbondanza di pianeti nei sistemi con dischi.

La ricerca non risolve direttamente il motivo per cui gli esopianeti giganti potrebbero causare la formazione di dischi di detriti. Gli autori dello studio suggeriscono che l'enorme gravità dei pianeti giganti fa sì che piccoli corpi chiamati planetesimi si scontrino violentemente, piuttosto che formare veri e propri pianeti, e rimanere in orbita come parte di un disco.

"È possibile che non troviamo piccoli pianeti in questi sistemi perché, presto, questi corpi massicci hanno distrutto i mattoni dei pianeti rocciosi, mandandoli a schiantarsi l'uno contro l'altro ad alta velocità invece di combinarsi delicatamente, " ha detto il co-autore Dimitri Mawet, un professore associato di astronomia del Caltech e un ricercatore senior del JPL.

D'altra parte, gli esopianeti giganti sono più facili da rilevare rispetto ai pianeti rocciosi, ed è possibile che ce ne siano alcuni in questi sistemi che non sono ancora stati trovati.

Il nostro sistema solare ospita i giganti gassosi responsabili della creazione delle "cinture di detriti":la cintura di asteroidi tra Marte e Giove, plasmato da Giove, e la fascia di Kuiper, modellato da Nettuno. Molti dei sistemi Meshkat e Mawet studiati hanno anche due cinture, ma sono anche molto più giovani dei nostri, fino a 1 miliardo di anni, rispetto all'età attuale del nostro sistema di 4,5 miliardi di anni. La giovinezza di questi sistemi spiega in parte perché contengono molta più polvere, derivante dalle collisioni di piccoli corpi, rispetto al nostro.

Un sistema discusso nello studio è Beta Pictoris, che è stato ripreso direttamente da telescopi terrestri. Questo sistema ha un disco di detriti, comete e un esopianeta confermato. Infatti, gli scienziati hanno predetto l'esistenza di questo pianeta molto prima che fosse confermata, in base alla presenza e alla struttura del disco prominente.

In uno scenario diverso, la presenza di due cinture di polvere in un singolo disco di detriti suggerisce che ci sono probabilmente più pianeti nel sistema la cui gravità mantiene queste cinture, come nel caso del sistema HR8799 di quattro pianeti giganti. Le forze gravitazionali dei pianeti giganti spingono le comete in transito verso l'interno verso la stella, che potrebbe imitare il periodo della storia del nostro sistema solare circa 4 miliardi di anni fa noto come Bombardamento Late Heavy. Gli scienziati pensano che durante quel periodo, la migrazione di Giove, Saturno, Urano e Nettuno hanno deviato polvere e piccoli corpi nelle cinture di Kuiper e degli asteroidi che vediamo oggi. Quando il Sole era giovane, ci sarebbe stata anche molta più polvere nel nostro sistema solare.

"Mostrando agli astronomi dove le future missioni come il James Webb Space Telescope della NASA hanno le migliori possibilità di trovare esopianeti giganti, questa ricerca apre la strada a scoperte future, " ha detto Karl Stapelfeldt di JPL, capo scienziato dell'ufficio del programma di esplorazione degli esopianeti della NASA e coautore dello studio.