Rappresentazione artistica dell'esopianeta in orbita ravvicinata a una stella. Credito:ESA, NASA, G. Tinetti (University College Londra, Regno Unito ed ESA) e M. Kornmesser (ESA/Hubble)
La scoperta di un pianeta con un'orbita altamente ellittica attorno a un'antica stella potrebbe aiutarci a capire meglio come si formano ed evolvono i sistemi planetari nel tempo.
Il nuovo pianeta, HD76920b, è quattro volte la massa di Giove, e si trova a circa 587 anni luce di distanza nella costellazione meridionale di Volans, il pesce volante. Al suo massimo, orbita quasi il doppio dalla sua stella rispetto alla Terra dal sole.
I dettagli del pianeta e della sua scoperta sono pubblicati oggi. Quindi, come si inserisce questo nella narrativa della formazione del pianeta, e i pianeti simili sono comuni nel cosmo?
Il sistema solare
Prima della scoperta del primo esopianeta, la nostra comprensione di come si sono formati i sistemi planetari proveniva dall'unico esempio che avevamo all'epoca:il nostro sistema solare.
Vicino al sole orbitano quattro pianeti rocciosi:Mercurio, Venere, Terra e Marte. Più in là ci sono quattro giganti:Giove, Saturno, Urano e Nettuno.
Sparsi in mezzo a loro abbiamo detriti – comete, asteroidi e pianeti nani.
Gli otto pianeti si muovono su orbite quasi circolari, vicino allo stesso piano. Anche la maggior parte dei detriti giace vicino a quell'aereo, anche se su orbite un po' più eccentriche e inclinate.
Come si è formato questo sistema? L'idea era che si fondesse da un disco di materiale che circondava il sole embrionale. Le regioni più fredde erano ricche di ghiacci, mentre le regioni interne più calde contenevano solo polvere e gas.
La sovrapposizione dell'orbita di HD76920b sul sistema solare mostra quanto sia peculiare. La sua orbita è più simile a quella dell'asteroide Phaethon di qualsiasi altro pianeta del sistema solare. Credito:Jake Clark
Nel corso di milioni di anni, le minuscole particelle di polvere e ghiaccio si scontrarono tra loro, costruendo lentamente oggetti sempre più grandi. Nelle gelide profondità dello spazio, i pianeti giganti crebbero rapidamente. Al caldo, interno roccioso, la crescita è stata più lenta.
Infine, il sole ha spazzato via il gas e la polvere lasciando un sistema (relativamente) ordinato - pianeti grossolanamente complanari, muovendosi su orbite quasi circolari.
L'era degli esopianeti
I primi pianeti extrasolari, scoperto negli anni '90, ha frantumato questo semplice modello di formazione dei pianeti. Abbiamo subito imparato che sono molto più diversi di quanto avremmo potuto immaginare.
Alcuni sistemi presentano pianeti giganti, più grande di Giove, orbitando incredibilmente vicino alla loro stella. Altri ospitano eccentrici, mondi solitari, senza compagni da chiamare propri.
Questa ricchezza di dati rivela una cosa:la formazione e l'evoluzione del pianeta sono più complicate e diversificate di quanto avessimo mai immaginato.
Il sistema solare formato da un disco protoplanetario, che circonda il giovane sole. Credito:NASA/JPL-Caltech
Accrescimento del nucleo vs instabilità dinamica
A seguito di queste scoperte, gli astronomi hanno sviluppato due modelli concorrenti per la formazione dei pianeti.
Il primo è l'accrescimento del nucleo, dove i pianeti si formano gradualmente, attraverso collisioni tra granelli di polvere e ghiaccio. La teoria è nata dai nostri vecchi modelli di formazione del sistema solare.
La teoria in competizione è l'instabilità dinamica. Di nuovo, la storia inizia con un disco di materiale attorno a una giovane stella. Ma quel disco è più massiccio, e diventa instabile sotto la sua stessa gravità, facendo crescere i grumi. Questi gruppi formano rapidamente pianeti, tra migliaia di anni.
Entrambi i modelli possono spiegare alcuni, ma non tutto, dei pianeti appena scoperti. A seconda delle condizioni iniziali intorno alla stella, sembra che entrambi i processi possano verificarsi.
Ogni teoria offre il potenziale per spiegare mondi eccentrici in modi alquanto diversi.
Rappresentazione artistica dell'Hot Jupiter HD209458b, un pianeta così vicino alla sua stella che la sua atmosfera sta evaporando nello spazio. Credito:Agenzia spaziale europea, A.Vidal-Madjar (Istituto di Astrofisica di Parigi, CNRS, Francia) e NASA
Come si ottiene un pianeta eccentrico?
Nel modello di instabilità dinamica si possono facilmente ottenere diversi grumi che si formano e interagiscono, fiondandosi l'un l'altro finché le loro orbite non sono sia inclinate che eccentriche.
Con il modello di accrescimento del nucleo le cose sono un po' più difficili, poiché questo metodo crea naturalmente complanari, sistemi planetari ordinati. Ma nel tempo questi sistemi possono diventare instabili.
Un possibile risultato è che un pianeta espelle gli altri attraverso una serie di incontri caotici. Ciò lo lascerebbe naturalmente come un corpo solitario, seguendo un'orbita molto allungata.
Ma c'è un'altra opzione. Molte stelle nella nostra galassia sono binarie:hanno compagne stellari. Le interazioni tra un pianeta e il fratello della sua stella ospite potrebbero facilmente stimolarlo ed eventualmente espellerlo, o posizionarlo su un'orbita estrema.
Un pianeta eccentrico
Questo ci porta nel nostro mondo appena scoperto, HD76920b. Una manciata di mondi altrettanto eccentrici sono stati trovati prima, ma HD76920b è unico. Orbita un'antica stella, più di due miliardi di anni più vecchio del sole.
L'orbita che HD76920b sta seguendo non è sostenibile a lungo termine. Mentre oscilla vicino alla sua stella ospite, sperimenterà maree drammatiche.
Un pianeta gassoso, HD76920b cambierà forma mentre oscilla oltre la sua stella, allungato dalla sua enorme gravità. Quelle maree saranno molto più grandi di quelle che sperimenteremo sulla Terra.
Quell'interazione mareale agirà nel tempo per circolarizzare l'orbita del pianeta. Il punto di massimo avvicinamento alla stella rimarrà invariato, ma il punto più lontano sarà gradualmente trascinato più vicino, guidando l'orbita verso la circolarità.
Tutto ciò suggerisce che HD76920b non può aver occupato la sua orbita attuale sin dalla sua nascita. Se così fosse, l'orbita avrebbe circolarizzato eoni fa.
Forse quello che stiamo vedendo è la prova di un sistema planetario diventato canaglia. Un sistema che un tempo conteneva diversi pianeti su orbite circolari (o quasi circolari).
Col tempo, quei pianeti si davano di gomito l'un l'altro, alla fine colpendo un'architettura caotica mentre la loro stella si evolveva. Il risultato – il caos – con la maggior parte dei pianeti dispersi e gettati nelle profondità dello spazio lasciandone solo uno – HD76920b.
La verità è, semplicemente non lo sappiamo – ancora. Come sempre in astronomia, sono necessarie più osservazioni per comprendere veramente la storia della vita di questo peculiare pianeta.
Una cosa che sappiamo è che la storia sta arrivando a una fine infuocata. Nei prossimi milioni di anni, la stella si gonfierà, divorando il suo ultimo pianeta. Quindi, HD76920b non ci sarà più.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale. 
