Questa animazione mostra un tipo di pianeta gigante gassoso noto come Giove caldo che orbita molto vicino alla sua stella. Trovare più di questi giovani pianeti potrebbe aiutare gli astronomi a capire come si sono formati e se migrano da climi più freddi durante la loro vita. Credito:NASA/JPL-Caltech
Per la maggior parte della storia umana, la nostra comprensione di come si formano ed evolvono i pianeti si è basata sugli otto (o nove) pianeti del nostro sistema solare. Ma negli ultimi 25 anni, la scoperta di più di 4, 000 esopianeti, o pianeti al di fuori del nostro sistema solare, cambiato tutto questo.
Tra i più intriganti di questi mondi lontani c'è una classe di esopianeti chiamati hot Jupiters. Di dimensioni simili a Giove, questi pianeti dominati dal gas orbitano estremamente vicini alle loro stelle madri, girandoli in appena 18 ore. Non abbiamo niente di simile nel nostro sistema solare, dove i pianeti più vicini al Sole sono rocciosi e orbitano molto più lontano. Le domande sui Giove caldi sono grandi quanto i pianeti stessi:si formano vicino alle loro stelle o più lontano prima di migrare verso l'interno? E se questi giganti migrano, cosa rivelerebbe questo sulla storia dei pianeti nel nostro sistema solare?
Per rispondere a queste domande, gli scienziati dovranno osservare molti di questi giganti caldi molto presto nella loro formazione. Ora, un nuovo studio in Giornale Astronomico rapporti sul rilevamento dell'esopianeta HIP 67522 b, che sembra essere il più giovane Giove caldo mai trovato. Orbita intorno a una stella ben studiata che ha circa 17 milioni di anni, il che significa che il caldo Giove è probabilmente solo di qualche milione di anni più giovane, mentre la maggior parte dei Giove caldi conosciuti ha più di un miliardo di anni. Il pianeta impiega circa sette giorni per orbitare attorno alla sua stella, che ha una massa simile a quella del Sole. Situato a soli 490 anni luce dalla Terra, HIP 67522 b è circa 10 volte il diametro della Terra, o vicino a quello di Giove. Le sue dimensioni indicano fortemente che si tratta di un pianeta dominato dal gas.
HIP 67522 b è stato identificato come un pianeta candidato dal Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, che rileva i pianeti tramite il metodo di transito:gli scienziati cercano piccoli cali nella luminosità di una stella, indicando che un pianeta orbitante è passato tra l'osservatore e la stella. Ma le stelle giovani tendono ad avere molte macchie scure sulla loro superficie:macchie stellari, chiamate anche macchie solari quando appaiono sul Sole, che possono sembrare simili ai pianeti in transito. Quindi gli scienziati hanno usato i dati dell'osservatorio a infrarossi della NASA recentemente ritirato, il telescopio spaziale Spitzer, per confermare che il segnale di transito proveniva da un pianeta e non da una macchia stellare. (Altri metodi di rilevamento di esopianeti hanno fornito indizi sulla presenza di Giove caldi ancora più giovani, ma nessuno è stato confermato.)
La scoperta offre la speranza di trovare più giovani Giove caldi e di saperne di più su come si formano i pianeti in tutto l'universo, anche qui a casa.
"Possiamo imparare molto sul nostro sistema solare e sulla sua storia studiando i pianeti e altre cose che orbitano attorno al Sole, " ha detto Aaron Rizzutto, uno scienziato di pianeti extrasolari dell'Università del Texas ad Austin che ha guidato lo studio. "Ma non sapremo mai quanto sia unico o comune il nostro sistema solare a meno che non siamo là fuori alla ricerca di esopianeti. Gli scienziati degli esopianeti stanno scoprendo come il nostro sistema solare si inserisce nel quadro più ampio della formazione dei pianeti nell'universo".
Giganti migranti?
Ci sono tre ipotesi principali su come i Giove caldi si avvicinano così tanto alle loro stelle madri. Uno è che semplicemente si formano lì e rimangono fermi. Ma è difficile immaginare la formazione di pianeti in un ambiente così intenso. Non solo il caldo torrido vaporizzerebbe la maggior parte dei materiali, ma le giovani stelle eruttano frequentemente con massicce esplosioni e venti stellari, potenzialmente disperdendo i nuovi pianeti emergenti.
Sembra più probabile che i giganti gassosi si sviluppino più lontano dalla loro stella madre, oltre un confine chiamato la linea della neve, dove è abbastanza fresco da permettere la formazione di ghiaccio e altri materiali solidi. I pianeti simili a Giove sono composti quasi interamente da gas, ma contengono nuclei solidi. Sarebbe più facile per quei nuclei formarsi oltre la linea della neve, dove i materiali congelati potrebbero aggrapparsi come una palla di neve in crescita.
Le altre due ipotesi presumono che questo sia il caso, e che i caldi Giove poi vagano più vicini alle loro stelle. Ma quale sarebbe la causa e la tempistica della migrazione?
Un'idea ipotizza che i Giove caldi inizino il loro viaggio all'inizio della storia del sistema planetario mentre la stella è ancora circondata dal disco di gas e polvere da cui si è formato sia esso che il pianeta. In questo scenario, la gravità del disco che interagisce con la massa del pianeta potrebbe interrompere l'orbita del gigante gassoso e farlo migrare verso l'interno.
La terza ipotesi sostiene che i Giove caldi si avvicinino alla loro stella più tardi, quando la gravità di altri pianeti attorno alla stella può guidare la migrazione. Il fatto che HIP 67522 b sia già così vicino alla sua stella così presto dopo la sua formazione indica che questa terza ipotesi probabilmente non si applica in questo caso. Ma un giovane Giove caldo non è abbastanza per risolvere il dibattito su come si formano tutti.
"Gli scienziati vorrebbero sapere se esiste un meccanismo dominante che forma la maggior parte dei Giove caldi, " disse Yasuhiro Hasegawa, un astrofisico specializzato nella formazione di pianeti presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA che non è stato coinvolto nello studio. "Nella comunità in questo momento non c'è un chiaro consenso su quale ipotesi di formazione sia più importante per riprodurre la popolazione che abbiamo osservato. La scoperta di questo giovane Giove caldo è emozionante, ma è solo un accenno alla risposta. Per risolvere il mistero, avremo bisogno di più».
TESS è una missione NASA Astrophysics Explorer guidata e gestita dal MIT di Cambridge, Massachusetts, e gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA. Altri partner includono Northrop Grumman, con sede a Falls Church, Virginia; l'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California; l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics a Cambridge, Massachusetts; Lincoln Laboratory del MIT; e lo Space Telescope Science Institute di Baltimora. Più di una dozzina di università, Alla missione partecipano istituti di ricerca e osservatori di tutto il mondo.
