Gli astronomi hanno effettuato la prima misurazione dell'allineamento spin-orbita per un lontano pianeta "super-Giove", dimostrando una tecnica che potrebbe consentire scoperte nella ricerca per capire come si formano e si evolvono i sistemi esoplanetari.

Un team internazionale di scienziati, guidato dal professor Stefan Kraus dell'Università di Exeter, ha effettuato le misurazioni per l'esopianeta Beta Pictoris b, situato a 63 anni luce dalla Terra.

Il pianeta, che si trova nella costellazione del Pittore, ha una massa di circa 11 volte quella di Giove e orbita intorno a una giovane stella su un'orbita simile a quella di Saturno nel nostro sistema solare.

Lo studio, pubblicato oggi (29 giugno 2020) nel Lettere per riviste astrofisiche , segna la prima volta che gli scienziati hanno misurato l'allineamento spin-orbita per un sistema planetario a immagine diretta.

In modo cruciale, i risultati forniscono una nuova visione per migliorare la nostra comprensione della storia della formazione e dell'evoluzione del sistema planetario.

Il professor Kraus ha detto:"Il grado in cui una stella e un'orbita planetaria sono allineate tra loro ci dice molto su come si è formato un pianeta e se più pianeti nel sistema hanno interagito dinamicamente dopo la loro formazione".

Alcune delle prime teorie sul processo di formazione dei pianeti furono proposte da eminenti astronomi del XVIII secolo Kant e Laplace. Hanno notato che le orbite dei pianeti del sistema solare sono allineate tra loro, e con l'asse di rotazione del Sole, e ha concluso che il sistema solare si è formato da un disco protoplanetario rotante e appiattito.

"È stata una grande sorpresa quando è stato scoperto che più di un terzo di tutti gli esopianeti vicini orbitano attorno alla loro stella ospite su orbite disallineate rispetto all'equatore stellare.", ha detto il prof. Kraus.

"Alcuni esopianeti sono stati persino trovati orbitare nella direzione opposta rispetto alla direzione di rotazione della stella. Queste osservazioni sfidano la percezione della formazione dei pianeti come un processo pulito e ben ordinato che si svolge in un disco geometricamente sottile e complanare".

Per lo studio, i ricercatori hanno ideato un metodo innovativo che misura il minuscolo spostamento spaziale di meno di un miliardesimo di grado causato dalla rotazione di Beta Pictoris.

Il team ha utilizzato lo strumento GRAVITY al VLTI, che combina la luce di telescopi separati a 140 metri di distanza, per effettuare le misurazioni. Hanno scoperto che l'asse di rotazione stellare è allineato con gli assi orbitali del pianeta Beta Pictoris b e il suo disco di detriti esteso.

"L'assorbimento di gas nell'atmosfera stellare provoca un minuscolo spostamento spaziale nelle righe spettrali che può essere utilizzato per determinare l'orientamento dell'asse di rotazione stellare.", disse il dottor Jean-Baptiste LeBouquin, un astronomo presso l'Università di Grenoble in Francia e membro del team.

"La sfida è che questo spostamento spaziale è estremamente piccolo:circa 1/100 del diametro apparente della stella, o l'equivalente della dimensione di un passo umano sulla luna vista dalla Terra."

I risultati mostrano che il sistema Beta Pictoris è ben allineato quanto il nostro sistema solare. Questa scoperta favorisce lo scattering pianeta-pianeta come causa delle obliquità orbitali che si osservano nei sistemi più esotici con Hot Jupiters.

Però, saranno necessarie osservazioni su un ampio campione di sistemi planetari per rispondere a questa domanda in modo conclusivo. Il team propone un nuovo strumento interferometrico che consentirà loro di ottenere queste misurazioni su molti altri sistemi planetari che stanno per essere scoperti.

"Uno strumento dedicato ad alta risoluzione spettrale al VLTI potrebbe misurare l'allineamento spin-orbita per centinaia di pianeti, comprese quelle su orbite di lungo periodo.", ha detto il prof. Kraus, "Questo ci aiuterà a rispondere alla domanda su quali processi dinamici modellano l'architettura dei sistemi planetari".