Qual è la differenza tra un sistema pianeta-satellite come quello che abbiamo con la Terra e la luna, contro un pianeta binario:due pianeti che orbitano l'uno intorno all'altro in un do-si-do cosmico?

Sono un astronomo interessato ai pianeti in orbita attorno a stelle vicine, e giganti gassosi:Giove, Saturno, Urano e Nettuno nel nostro sistema solare sono i pianeti più grandi e più facili da rilevare. La schiacciante pressione all'interno della loro atmosfera gassosa significa che è improbabile che siano ospitali per la vita. Ma le lune rocciose in orbita attorno a tali pianeti potrebbero avere condizioni più accoglienti. L'anno scorso, gli astronomi hanno scoperto un exomoon delle dimensioni di un pianeta in orbita attorno a un altro pianeta gigante gassoso al di fuori del nostro sistema solare.

In un nuovo documento, Sostengo che questo exomoon sia davvero quello che viene chiamato un pianeta catturato.

La prima "exomoon" rilevata è davvero una luna?

Veri analoghi della Terra, che orbitano attorno a stelle simili al Sole, sono molto difficili da rilevare, anche con i grandi telescopi Keck. Il compito è più facile se la stella ospite è meno massiccia. Ma poi il pianeta deve essere più vicino alla stella per essere abbastanza caldo, e le maree gravitazionali della stella possono intrappolare il pianeta in uno stato con un lato caldo permanente e un lato freddo permanente. Ciò rende tali pianeti meno attraenti come potenziali luoghi che potrebbero ospitare la vita. Quando i giganti gassosi in orbita attorno a stelle simili al Sole hanno lune rocciose, questi potrebbero essere luoghi più probabili per trovare la vita.

Nel 2018, due astronomi della Columbia University hanno riportato la prima osservazione provvisoria di un esomono, un satellite in orbita attorno a un pianeta che a sua volta orbita attorno a un'altra stella. Una caratteristica curiosa era che questo exomoon Kepler-1625b-i era molto più massiccio di qualsiasi luna trovata nel nostro sistema solare. Ha una massa simile a Nettuno e orbita attorno a un pianeta di dimensioni simili a Giove.

Gli astronomi si aspettano che le lune di pianeti come Giove e Saturno abbiano masse solo di una piccola percentuale della Terra. Ma questo nuovo exomoon era quasi mille volte più grande dei corrispondenti corpi del nostro sistema solare:lune come Ganimede e Titano che orbitano attorno a Giove e Saturno, rispettivamente. È molto difficile spiegare la formazione di un satellite così grande utilizzando gli attuali modelli di formazione della luna.

In un nuovo modello che ho sviluppato, Discuto di come un'esmoon così massiccia si formi attraverso un processo diverso, in cui è davvero un pianeta catturato.

Tutti i pianeti, grandi e piccoli, inizia raccogliendo corpi delle dimensioni di un asteroide per creare un nucleo roccioso. In questa fase iniziale dell'evoluzione di un sistema planetario, i nuclei rocciosi sono ancora circondati da un disco gassoso residuo della formazione della stella madre. Se un nucleo può crescere abbastanza velocemente da raggiungere una massa equivalente a 10 Terre, allora avrà la forza gravitazionale per attirare gas dallo spazio circostante e crescere fino alle dimensioni massicce di Giove e Saturno. Però, questo accumulo gassoso è di breve durata, mentre la stella sta drenando la maggior parte del gas nel disco, la polvere e il gas che circondano una stella appena formata.

Se ci sono due nuclei che crescono nelle immediate vicinanze, poi competono per catturare roccia e gas. Se un nucleo diventa leggermente più grande, ottiene un vantaggio e può catturare per sé la maggior parte del gas nelle vicinanze. Questo lascia il secondo corpo senza ulteriori gas da catturare. L'aumentata attrazione gravitazionale del suo vicino trascina il corpo più piccolo nel ruolo di un satellite, anche se molto grande. L'ex pianeta è rimasto come una luna di grandi dimensioni, in orbita attorno al pianeta che lo ha battuto nella corsa per catturare il gas.

Un nucleo residuo come uno sguardo indietro nella storia

Visto in questo contesto, è improbabile che il pianeta catturato sia abitabile. I nuclei planetari in crescita hanno involucri gassosi, che li rendono più simili a Urano e Nettuno, un miscuglio di rocce, ghiaccio e gas che sarebbe diventato un Giove se non fosse stato così brutalmente tagliato fuori dal suo vicino più grande.

Però, ci sono altre implicazioni che sono quasi altrettanto interessanti. Studiare i nuclei dei pianeti giganti è molto difficile, perché sono sepolti sotto diverse centinaia di masse terrestri di idrogeno ed elio. Attualmente, la missione JUNO sta tentando di farlo per Giove. Però, studiare le proprietà di questo exomoon potrebbe consentire agli astronomi di vedere il nucleo nudo di un gigantesco pianeta gassoso quando viene spogliato del suo involucro gassoso. Questo può fornire un'istantanea di come poteva apparire Giove prima che raggiungesse le sue enormi dimensioni attuali.

Questo sistema exomoon Kepler-1625b-i è proprio al limite di ciò che è rilevabile con la tecnologia attuale. Potrebbero esserci molti altri oggetti come questo che potrebbero essere scoperti con futuri miglioramenti nelle capacità del telescopio. Mentre il censimento degli esopianeti da parte degli astronomi continua a crescere, sistemi come l'exomoon e il suo host evidenziano un problema che diventerà più importante man mano che andremo avanti. Questo exomoon rivela che le proprietà di un pianeta non sono solo una conseguenza della sua massa e posizione, ma può dipendere dalla sua storia e dall'ambiente in cui si è formato.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.